pci总线硬件故障容错技术研究

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1、PCI总线硬件故障容错技术研究　　摘要：由于PCI总线属于并行总线，在数据传输的过程中，可能出现某个PCI设备故障或者无法产生响应信号，导致整个PCI总线系统瘫痪。为了解决这一难题，采用FPGA实现PCI总线硬件故障容错技术，保证PCI总线在总线设备偶发故障或者设备无响应信号情况下，能够恢复PCI总线传输功能，并有效地屏蔽故障的PCI设备。　　关键词：PCI总线；硬件故障；容错技术；数据传输　　中图分类号：TN911?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）14?0035?04　　ErrortolerancetechnologyforPCIbushardwarefault

2、　　JIANGXin1，TANGChao2，BAIChen1　　（1.AVICXi’anAeronauticComputingTechniqueResearchInstitute，Xi’an710068，China；　　2.MilitaryRepresentativeOfficeatXi’anAeronauticComputingTechniqueResearchInstitute，Xi’an710068，China）　　Abstract：SincethePCIbusbelongstotheparallelbus，aPCIdevicefaultmayoccurorcausefailureo

3、fresponsesignalgeneration，whichmayresultinparalysisoftheentirePCIbussystemduringdatatransmission.ThatiswhyFPGAisusedtorealizetheerror?toleranttechnologyforPCIbushardwarefaulttoensure9thatthePCIbuscanrecoveritstransmissionfunctionwhilethebusdeviceoccursincidentsorequipmenthasnoresponsesignal，andshi

4、eldthePCIdeviceswithfaulteffectively.　　Keywords：PCIbus；hardwarefault；errortolerancetechnology；datatransmission　　0引言　　PCI总线（PeripheralComponentInterconnect）是嵌入式计算机系统中最常使用的总线，但是由于PCI总线属于时分复用的双向应答总线，需要发起/应答信号间的相互配合，当PCI总线设备无响应的时候，PCI总线控制器就无法对其余的PCI设备进行正确的配置、读写等操作，会出现PCI总线时延较大，甚至总线瘫痪。　　基于FPGA实现了一种硬件故障

5、模式的PCI总线容错技术，通过可编程逻辑实现PCI桥的IP核，使得PCI总线控制器与其他PCI总线设备进行数据通信，解决了由于某个PCI总线设备无响应后，出现的PCI总线周期较长或将整个总线处于等待状态，并对故障设备进行隔离并恢复PCI总线数据传输功能。　　1PCI总线功能分析　　1.1PCI总线工作方式　　PCI桥将CPU的数据与PCI设备的数据进行转换，并向PCI总线上的所有的PCI主设备（PCI总线的发送方，Master）和PCI从设备（PCI总线的接收方，Target）提供地址映射。9　　PCI总线是地址/数据线复用的非智能总线，也是一种时分复用双向应答总线[1]。PCI总线具有突

6、发分组机制，总线传输协议步骤如下：　　（1）在PCI总线的地址周期中，PCI总线控制器通过C/BE[3：0]这4条PCI总线控制信号确定总线工作方式：I/O空间读写、存储器空间读写、总线配置空间读写或总线信息广播等；　　（2）通过REQ#和GNT#这2条PCI总线控制信号由仲裁机构确定总线的控制权；　　（3）在PCI总线的数据周期，根据步骤（1）的命令方式完成数据传输。　　传统的PCI总线结构如图1所示。通过图1的PCI总线拓扑连接方式，发现PCI总线属于开放式连接，并无终端端接设备，这样的连接方式，决定了PCI总线信号传输是通过反射波实现。　　当PCI总线主设备的总线驱动器驱动总线信号，

7、总线驱动器只是将该信号的电平驱动到协议要求的电平一半，当该信号传输到PCI总线从设备后，将该信号完全反射回来，完成该信号的电平叠加，达到PCI总线协议要求的电平[2]。　　根据PCI总线的信号传输的工作方式，同一PCI总线的主设备和从设备的总线接口驱动器的输入/输出阻抗必须保持一致。　　1.2PCI总线信号分类　　PCI总线主设备：获取PCI总线主控权，能驱动地址/数据信号和控制信号，支持传统方式的读/写操作，同时也能支