CPCI母板设计

CPCI母板设计

以前做过CPCI总线的总结，不过现在看来就觉得过于表面，而且没有条理。所以打算对CPCI重新做一下总结，并且以硬件或软件协议不同方向进行描述，同时硬件又分为母板和适配器两个方面。

CPCI母板其实就是插CPCI板卡的底板。考虑到系统时钟频率分为33MHz和66MHz两种情况，所以一个母板所容纳的CPCI的插槽的数量是不同的。时钟频率为33MHz的母板所容纳的插槽数量是8个，1个系统板和7个外围板卡。时钟为66MHz时最多5个插槽。槽与槽之间的间距为800mil。一般系统槽在最左边或最右边。

系统槽可以为总线上所有的适配器提供仲裁，时钟分配以及复位功能。

说到插槽就不得不说，CPCI使用的连接器。CPCI使用的是2mm间距5行的连接器。一般3U的安装J1和J2两种，6U的安装J1，J2，J3，J4，J5。

背板应当提供相互分离的3.3V，5V电源平面和接地面。V(I/O)应当占用一个单独的电源平面。

背板的CPCI信号线应当通过叠层和走线做阻抗控制。阻抗应当被控制在65Ω±10%。

对于上拉到V(I/O)的信号线，都需要在远离系统槽的地方添加快速肖特基端接。

V(I/O)是配置成5V还是3.3V，取决于实际需要。早先好像默认配置成5V，但现在很多板子默认都是3.3V。

系统槽的IDSEL信号接地，外围槽IDSEL信号需要分别接到AD31~AD25信号引脚上。

系统槽需要提供7对REQx#/GNTx#信号给外围槽。

对于信号INTA#，INTB#，INTC#，INTD#采样循环式中断。即系统槽信号顺序是ABCD，外围槽1则应该是DABC，外围槽2就是CDAB，外围槽3则是BCDA，外围槽4重新变为ABCD。这里指的是引脚信号连接顺序。从软件上来说称为BIOS中断绑定。

另外可以使用PRST#信号对系统槽适配器重启，系统槽适配器再通过RST#信号重启其它设备。系统槽适配器应对此信号用一个1kΩ的电阻上拉。可以通过DEG#和FAL#信号反映系统供电状态，需要系统槽适配器对这两个信号用1kΩ电阻上拉。

系统通过SYSEN#信号来判断是不是系统槽。系统槽将此信号接地，外围槽将此信号悬空，并且外围槽适配器需要用电阻将此信号上拉至V(I/O)。

另外INTP是非PCI中断，可用作控制中断，可发送给系统主设备上的任意继起ISA中断。系统槽适配器需要将此信号通过电阻上拉至V(I/O)。

至于INTS则是符合PCI串行系统IRQ规范的串行中断。系统槽适配器需要将此信号通过上拉电阻拉至V(I/O)。

还有一个信号是ENUM#，这个信号是支持热插拔的板卡插拔之后产生的信号，系统识别这个信号后一般会进行软件处理，这个信号的使用具体参考CPCI热插拔规范。不过，系统槽适配器一般应将此信号上拉。

GA[4:0]是为了能够唯一的识别P2槽所用一组物理寻址信号。一般适配器通过将此信号通过10kΩ±10%的电阻进行上拉，而背板则将相应的信号接地。

P1接口信号IPMB_SCL，IPMB_SDA，IPMB_PWR用来进行系统管理，包括适配板识别，环境控制和电压控制。P2也有相应的3个引脚C19/D19/E19当做非背板总线管理系统使用。IPMB_PWR背板走线载流能力至少100mA。

CPCI通过母板进行电源分配。主要信号包括5V，3.3V，±12V，V(I/O)和GND。V(I/O)的载流能力最小为4A。电源要去耦，最好一个引脚加一个去耦电容。供电可以用ATX电源供电。

还有一个可选的热插拔信号Healthy。这个信号需要在背板上连接一个0.01uF的电容到地。需要注意的是此信号槽与槽直接不共享，也就是此信号不要各个槽连到一起。

系统槽需要提供7个时钟信号，唯一的分配给7个外围插槽。时钟线不能被共享。且时钟线长度需在5300mil到7300mil之间。由于任意两个PCI设备间的时钟倾斜不能大于2ns，设计的时候时钟线需要等长。

如果系统时钟是66MHz，背板最多有5个插槽，一个系统槽，4个外围槽。同时66MHz时钟使能信号M66EN传送给所有的插槽。如果是33MHz系统时钟，此引脚接地。

66MHz的时钟信号类似于33MHz的时钟信号的设计。不过长度要求在6300mil±40mil。

背板的机箱地与逻辑地要分离，通用方法是二者间接0.01uF电容进行交流耦合。关于背板尺寸可以参考图片。一般连接器前插板卡的前缀是J，底板前面的连接器是P，后插则分别是rP和rJ。

BRSVPxxx是预留的通信引脚，需要在连接器间互联。早期P1上的BRSVP1A5和BRSVP1B5被定义为SDONE#和SBO#。

对于热交换，还有一些长短脚的区别，比如D15引脚用作BD_SEL#信号，系统槽此信号接地的，不用于热交换外围槽也接地。对于热交换这里不细说。

不提倡使用JTAG信号。背板应将TCK，TMS，TRST#在各槽间互联。TDO和TDI可以悬空。

还有一个问题，REQ64#和ACK64#，当系统槽适配器为32位时必须提供上拉。我见过一种设计，系统槽母板上悬空。但是其它槽母板上直接上拉了。

其它信号各槽间共享。至于64位扩展信号，32位母板系统槽信号则直接忽略了，也就是悬空。我见过的一种设计只使用了系统槽后面板IO相关的一些信号。

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