狀態(tài)機(jī)是整個(gè)PCI從設(shè)備接口設(shè)計(jì)的控制核心，它控制著PCI總線交易時(shí)序和控制信號(hào)的產(chǎn)生，文中結(jié)合PCI規(guī)范的要求，使用Verilog HDL語(yǔ)言、采用One-hot編碼方式設(shè)計(jì)了全同步狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)機(jī)由表3所列的8個(gè)狀態(tài)組成，狀態(tài)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖2所示。

　　圖2 PCI從設(shè)備狀態(tài)機(jī)

　　表3 狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)名、狀態(tài)變量和狀態(tài)說(shuō)明

　　PCI目標(biāo)狀態(tài)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移有以下幾種情形：

　?。?）Idle→B_busy→Idle，地址譯碼設(shè)備未被選中，則處于B_busy總線忙狀態(tài)等待總線交易結(jié)束，直到FRAME#失效當(dāng)前總線交易結(jié)束才返回Idle.

　?。?）Idle→B_busy→Wait→Backoff→Turn_ar→Idle，設(shè)備未能在16個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)準(zhǔn)備好第一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)，超時(shí)重試（RETRY）斷開(kāi)連接，總線停留在Backoff等待總線撤消FRAME#，然后總線釋放返回空閑態(tài)。

　?。?）Idle→B_busy→Wait→（R_wait）→L_data→（Backoff）→Turn_ar→Idle，從設(shè)備同時(shí)有效Ready和term信號(hào)，表明從設(shè)備不支持突發(fā)傳輸或者沒(méi)有更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間進(jìn)行突發(fā)傳輸，只能進(jìn)行最后一個(gè)數(shù)據(jù)交易。如果是讀交易，則插入讀等待狀態(tài)R_wait.

　　若訪問(wèn)為突發(fā)訪問(wèn)，當(dāng)惟一的數(shù)據(jù)期完成以后，總線停留在Backoff狀態(tài)等待主設(shè)備無(wú)效FRAME#，然后交易結(jié)束。

　?。?）Idle→B_busy→Wait→（R_wait）→Data→（L_data）→（Backoff）→Turn_ar→Idle，突發(fā)數(shù)據(jù)交易，讀交易則插入讀等待狀態(tài)R_wait.若從設(shè)備提出終止，則插入L_data和Backoff狀態(tài)與主設(shè)備斷開(kāi)連接；若是主設(shè)備提出終止則正常的結(jié)束總線交易。

　　在設(shè)計(jì)中，配置訪問(wèn)不支持突發(fā)傳輸，總線時(shí)序和情形（3）一致；而內(nèi)存訪問(wèn)支持突發(fā)傳輸，情形（3）和（4）的時(shí)序均會(huì)出現(xiàn)。用戶應(yīng)用可以通過(guò)Ready和Term信號(hào)不同的輸入組合來(lái)控制狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，如表4所示。但是在本設(shè)計(jì)中的順序要么是先等待，然后正常數(shù)據(jù)交易、正常結(jié)束或者提出斷開(kāi)連接；要么是先等待，然后重試直接斷開(kāi)連接，只有這兩種順序，用戶應(yīng)用不能在正常數(shù)據(jù)交易期中再插入等待狀態(tài)，這是不允許的。

　　表4 Ready和Term輸入組合說(shuō)明

　　2.2 配置空間

　　配置空間是容量為256 Byte并具有特定記錄結(jié)構(gòu)或模型的地址空間，包括頭標(biāo)區(qū)和設(shè)備有關(guān)區(qū)，前64 Byte是頭標(biāo)區(qū)，用來(lái)唯一的識(shí)別設(shè)備，并使設(shè)備能以一般的方法控制，是PCI設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)的。

　　本模塊實(shí)現(xiàn)了頭標(biāo)區(qū)所有的字段，可讀可寫(xiě)字段中可寫(xiě)的位由觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其它位和只讀字段全部硬件連線接地或者接高。通過(guò)配置空間寄存器，配置軟件可以確定設(shè)備的存在、功能以及資源請(qǐng)求。配置空間主要字段的設(shè)置及含義說(shuō)明如表5所示。

　　表5 PCI配置空間字段值及說(shuō)明

　　2.3 譯碼

　　譯碼模塊包括命令譯碼、地址譯碼。在總線交易的地址期，譯碼模塊通過(guò)將AD信號(hào)線地址期的值與配置空間基址寄存器值相比較，確定訪問(wèn)是否落在本設(shè)備的地址空間范圍內(nèi)；或確定是否被選作配置訪問(wèn)的目標(biāo)設(shè)備。同時(shí)對(duì)地址期C/BE信號(hào)線的值進(jìn)行命令譯碼，確定總線訪問(wèn)的類型，本模塊支持配置讀、寫(xiě)和內(nèi)存讀、寫(xiě)4種PCI總線訪問(wèn)方式。若譯碼后設(shè)備被選中，則發(fā)送HIT信號(hào)通知狀態(tài)機(jī)做進(jìn)一步處理。

　　表6 支持的PCI總線命令