利用PCI1510实现PCI板卡的热插拔测试

对于普通的PCI板卡，无论是总线的硬件结构还是操作系统(如Windows序列操作系统)都不支持热插拔。在批量生产PCI板卡时，必须在关机的情况下插拔PCI板卡，然后开机测试，因此测试工作十分费时费力。本文介绍利用TI公司的PCI1510制作一个PCI-to-PCI转接卡，从硬件和软件两个方面实现PCI板卡的热插拔。

1 系统总体结构

利用PCI1510制作的PCI-to-PCI转接卡的总体结构框图如图1所示。在电气原理上类似于一款PCI总线到CardBus总线的接口电路板，但在物理形式上，CardBus总线并没有使用PCMCIA插座，而是使用PCI插座。由于PCI板卡的电源要求同PCMCIA板卡的电源要求相差很大，这款PCI-to-PCI板卡的电源处理方法同一般PCMCIA接口板的电源处理方法有较大的差别。

需要说明的是，一般PCMCIA接口板卡插入PCMCIA插槽后，系统能自动识别板卡是否插入，但本文所设计的PCI-to-PCI转接板卡，由于PCI总线没有板卡插入识别信号，所以在设计时增加了一个控制开关。当控制开关断开时，表示没有待测PCI板卡插入；当有待测PCI板卡插入时，操作者合上控制开关，通知系统已有待测PCI板卡插入，此时控制逻辑电路接收此信号并按PCI1510所要求的方式给出板卡插入识别信号。

图1中的PCI-to-PCI转接卡主要由以下几个部分组成：总线转换电路，主要由PCI1510及其配置电路24C02组成；控制逻辑电路，由ATF16V8C实现，其作用是根据操作者手动给出的开关信号向PCI1510给出相应的板卡插入和拔出信号，同时给出电源开关电路的控制信号；电源开关电路，由两片IRF7404组成，根据控制逻辑电路给出的电源控制信号，分别接通或断开PCI插槽的+5V和3.3V电源（如果需要＋12V电源，还要增加一片IRF7404）。

2 PCI板卡热插拔测试的硬件实现

从硬件上讲，对于图1所示的PCI-to-PCI转接卡，要实现外部PCI板卡的热插拔，必须解决两个问题：一是CardBus总线到PCI总线的转换，二是要处理好转接卡上PCI插座的电源问题。

2.1 从CardBus总线到PCI总线的转换

根据PCMCIA的设计规范[1]可知，CardBus总线类似于PCI总线，但CardBus总线是一种点对点总线，与PCI总线有较大差别。

关于二者引脚的定义可以参考PCI设计规范[2]和PC卡设计规范[1]。下面着重叙述二者引脚定义的不同点并给出相应的解决办法：

(1)CardBus总线没有IDSEL信号，而PCI总线和PCI桥芯片必须有IDSEL信号，用来支持对PCI桥芯片配置空间的读和写操作。由于CardBus总线是点对点操作，在它上面只有一个设备，因此可在本转接卡PCI插座的IDSEL引脚通过一个电阻（阻值为4.7～33）接到3.3V电源；

(2)CardBus总线没有SBO#和SDONE#信号，但一般的PCI板卡并不需要这两个信号；

(3)CardBus总线不支持64位总线扩展，这对32位总线的PCI卡不产生影响。本文所述转接卡也不支持64位总线的PCI板卡；

(4)CardBus总线没有JTAG引脚，而通常的PCI板卡并没有利用JTAG功能，因而这一点并不影响本文所述转接卡的适应性；

(5)CardBus总线有CSTSCHG引脚，这是CardBus总线的独有功能，PCI总线并不需要，因而在设计时将它悬空；

(6)CardBus总线有CAUDIO引脚，这也是CardBus总线的独有功能，PCI总线也不需要它，因而在设计时将它悬空；

(7)CardBus总线有CCLKRUN#引脚，PCI总线中没有该引脚，本文在设计中按CardBus接口设计要求将其通过330?赘电阻接地；

(8)CardBus总线只有一个INT#引脚，但对于常见的PCI板卡而言，通常只使用（或不用）一个PCI中断信号INTA#，因而这个限制对大多数PCI板卡不构成限制。

2.2 外部板卡插入的检测和控制逻辑电路的设计

PCI1510有四个控制信号：CCD1#、CCD2#、CVS1和CVS2，用来检测是否有外部板卡的插入，并判别插入板卡的类型。PCI1510是一款PCMCIA接口的接口芯片，对于PCMCIA接口而言，可以在PCMCIA插座上插入三种类型的板卡[1]：16位数据/地址总线的存储卡，32位数据/地址总线的CardBus卡和CardBay卡。由于将CardBus总线当作PCI总线使用，因而当本文所述转接卡的PCI插座上有待测PCI板卡插入时，控制逻辑电路必须给PCI1510提供一个与CardBus板卡插入相似的板卡识别信号。

根据PCI1510的数据手册[3]和PCMCIA卡设计规范[1]，当PCI1510检测到CCD2#为低电平且CCD1#接CVS1、CVS2悬空时，PCI1510认为外部总线接口已经插入一个CardBus板卡；而当CCD1#、CCD2#有一个为高电平时，PCI1510认为外部总线上没有板卡插入。因而本文按如下方式设计电路：CCD1#与CVS1短接，CVS2悬空，CCD2#通过上拉电阻接至可编程逻辑芯片ATF16V8C。PCI-to-PCI转换卡逻辑电路和电源控制电路如图2所示。