Интерфейсы PCMCIA, PC Card и CardBus
В начале 90-х годов организация PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — международная ассоциация производителей карт памяти для персональных компьютеров) начала работы по стандартизации шин расширения блокнотных компьютеров, в первую очередь предназначенных для расширения памяти. Первым появился стандарт PCMCIA Standard Release 1.0/JEIDA 4.0 (июнь 1990 г.), в котором был описан 68-контактный интерфейс и два типоразмера карт: Туре I и Туре II PC Card. Поначалу стандарт касался электрических и физических требований только для карт памяти. Был введен метаформат информационной структуры карты CIS (Card Information Structure), в которой описываются характеристики и возможности карты, — ключевой элемент взаимозаменяемости карт и обеспечения механизма PnP.
6.5. Шины и карты расширения блокнотных ПК__________________________ 229
Следующая версия PCMCIA 2.0 (1991 г.) для того же разъема определила интерфейс операций ввода-вывода, двойное питание для карт памяти, а также методики тестирования. В версии 2.01 была добавлена спецификация PC CardATA, новый типоразмер Туре III, спецификация автоиндексируемой массовой памяти AIMS (Auto-Indexing Mass Storage) и начальный вариант сервисной спецификации (Card Services Specification). В версии 2.1 (1994 г.) расширили спецификации сервисов карт и сокетов (Card and Socket Services Specificaiton) и развили структуру CIS.
Стандарт PC Card (1995 г.) явился продолжением предыдущих; в нем введены дополнительные требования для улучшения совместимости и новые возможности: питание 3,3 В, поддержка DMA и 32-битного режима прямого управления шиной CardBus. В дальнейшем в стандарт были введены и другие дополнительные возможности.
Все карты PCMCIA и PC Card имеют 68-контактный разъем, назначение контактов у которого варьируется в зависимости от типа интерфейса карты. Тип интерфейса «заказывается» картой при установке ее в слот, который, естественно, должен поддерживать требуемый интерфейс. Интерфейс памяти обеспечивает 8- и 16-битные обращения с минимальным временем цикла 100 не, что дает максимальную производительность 10 и 20 Мбайт/с соответственно. Интерфейс ввода-вывода имеет минимальную длительность цикла 255 не, что соответствует 3,92/7,84 Мбайт/с для 8-/16-битных обращений. Интерфейс CardBus поддерживает практически такой же протокол обмена, что и PCI, но с некоторыми упрощениями. Тактовая частота 33 МГц и разрядность 32 бита обеспечивают пиковую пропускную способность в пакетном цикле до 132 Мбайт/с, картам предоставляется возможность прямого управления шиной (bus mastering). Здесь используется та же система автоматического конфигурирования, что и в PCI (через регистры конфигурационного пространства). В интерфейс заложены дополнительные возможности для цифровой передачи аудиосигнала, причем как в традиционной форме ИКМ, так и в новой (забытой старой) форме ШИМ (PWM).
Для дисковых устройств АТА в формате PC Card имеется специальная спецификация интерфейса (см. п. 9.2.1).
Различают 4 типа PC Card: у них у всех размер в плане 54 х 85,5 мм, но разная толщина (меньшие адаптеры встают в большие гнезда):
♦ PC Card Type I — 3,3 мм — карты памяти;
♦ PC Card Type II — 5 мм — карты устройств ввода-вывода, модемы, адаптеры локальных сетей;
♦ PC Card Type III — 10,5 мм — дисковые устройства хранения;
♦ PC Card Type IV — 16 мм (упоминания об этом типе на сайте www.pc-card.com найти не удалось).
Есть еще и маленькие карты Small PC Card размером 45 х 42,8 мм с тем же коннектором и теми же типами по толщине.
Для карт памяти (динамической, статической, постоянной и флэш-памяти) ассоциация PCMCIA поддерживает и стандарт Miniature Card (см. п. 9.3.4).
Глава 6. Шины и карты расширения
Назначение контактов разъемов для разных типов интерфейса приведено в табл. 6.18, назначение сигналов для интерфейсов карт памяти и ввода-вывода — в табл. 6.19. Для карт CardBus обозначение сигналов начинается с префикса «С», за которым следует имя сигнала, принятое для шины PCI (см. п. 6.2.2).
Таблица 6.18.Разъем PC Card
№
| Тип интерфейса
|
| №
| Тип интерфейса
|
|
| 16 бит
|
| 32 бита
|
| 16 бит
|
| 32 бита
|
| Mem
| l/O+Mem
| CardBus
|
| Mem
| l/O+Mem
| CardBus
|
| GND
| GND
| GND
|
| GND
| GND
| GND
|
| D3
| D3
| CADO
|
| CD1#
| CD1#
| CCD1#
|
| D4
| D4
| CAD1
|
| D11
| D11
| CAD2
|
| D5
| D5
| CAD3
|
| D12
| D12
| CAD4
|
| D6
| D6
| CAD5
|
| D13
| D13
| CAD6
|
| D7
| D7
| CAD7
|
| D14
| D14
| Резерв
|
| СЕ1#
| CE1#
| CCBEO*
|
| D15
| D15
| CAD8
|
| А10
| A10
| CAD9
|
| CE2#
| CE2#
| CAD10
|
| ОЕ#
| OE#
| CAD11
|
| VS1#
| VS1#
| CVS1
|
| А11
| A11
| CAD12
|
| Резерв
| IORD#
| CAD13
|
| А9
| A9
| CAD14
|
| Резерв
| IOWR#
| CAD15
|
| А8
| A8
| CCBE1*
|
| A17
| A17
| CAD 16
|
| А13
| A13
| CPAR
|
| A18
| A18
| Резерв
|
| А14
| A14
| CPERR#
|
| A19
| A19
| CBLOCK#
|
| WE#
| WE#
| CGNT#
|
| A20
| A20
| CSTOPff
|
| READY
| IREQ#
| CINT#
|
| A21
| A21
| CDEVSEL*
|
| Vcc
| Vcc
| VCC
|
| Vcc
| Vcc
| Vcc
|
| Vpp1
| Vpp1
| Vpp1
|
| VPP2
| Vpp2
| Vpp2
|
| A16
| A16
| CCLK
|
| A22
| A22
| CTRDY»
|
| A15
| A15
| CIRDY*
|
| A23
| A23
| CFRAME#
|
| A12
| A12
| CCBE2#
|
| A24
| A24
| CAD17
|
| A7
| A7
| CAD 18
|
| A25 .
| A25
| CAD 19
|
| A6
| A6
| CAD20
|
| VS2#
| VS2#
| CVS2
|
| A5
| A5
| CAD21
|
| RESET
| RESET
| CRST#
|
| A4
| A4
| CAD22
|
| WAIT#
| WAIT#
| CSERR#
|
| A3
| A3
| CAD23
|
| Резерв
| INPACK*
| CREQ#
|
| A2
| A2
| CAD24
| 6t
| REG#
| REG#
| CCBE3*
|
| A1
| A1
| CAD25
|
| BVD2
| SPKR#
| CAUDIO
|
| АО
| АО
| CAD26
|
| BVD1
| STSCHG*
| CSTSCHG
|
| DO
| DO
| CAD27
|
| D8
| D8
| CAD28
|
| D1
| D1
| CAD29
|
| D9
| D9
| CAD30
|
| D2
| D2
| Резерв
|
| D10
| D10
| CAD31
|
| WP
| IOIS16»
| CCLKRUN*
|
| CD2#
| CD2#
| CCD2#
|
| GND
| GND
| GND
|
| GND
| GND
| GND
| 6.5. Шины и карты расширения блокнотных ПК
Таблица 6.19.Назначение сигналов карт памяти и ввода-вывода
Сигнал
I/O
Назначение
А[10:0]
| I
| BVD1.BVD2
| I/O
| STSCHGff
| I/O
| SPKR#
|
| CD1#,CD2#
|
| СЕ1#,СЕ2#
| I
|
D[15:0] INPACK#
| I/O 0
| IORD# IOWR#
|
| OE# RDY/BSY# IREQ# INTRQ REG#
| 1 1 0 0
| RESET VS1#,VS2#
| 1 о
| WAIT» WE#
|
| WP
|
| IOCS16#
|
| Линии шины адреса
Battery Volt Detection — идентификаторы батарейного питания
(Ю) Сигнализация хосту о смене состояния RDY/BSY* и Write Protect. Использование этого сигнала контролируется регистром управления и состояния карты Card Config and Status Register
(Ю) Дискретный аудиовыход (на динамик)
Card Detect — сигналы обнаружения (заземлены на карте), по которым хост определяет, что карта полностью вставлена в слот
(Ю, Mem) Card Enable — выбор (разрешение) карты и определение разрядности передачи. Сигнал СЕ2# всегда относится к нечетному байту, СЕ1 # — к четному или нечетному, в зависимости от АО и СЕ2#. С помощью этих сигналов 8-битный хост может обмениваться с 16-битными картами по линиям D[7:0]
Шина данных (у 8-битных сигналы D[15:8] отсутствуют)
(Ю) Input Acknowledge — подтверждение ввода, ответ карты на сигнал IORD* (по этому сигналу хост открывает свои буферы данных)
Строб команды чтения портов
Строб команды записи портов (данные должны фиксироваться по положительному перепаду)
Чтение данных из памяти, конфигурационных регистров и CIS Готовность карты к обмену данными (при высоком уровне) Запрос прерывания (низким уровнем) Запрос прерывания (высоким уровнем)
Выбор памяти атрибутов (Mem). Для карт Ю сигнал должен быть активен в циклах команд ввода-вывода. В режиме IDE пассивен (соединен с Vcc на стороне хоста)
Сброс (высоким уровнем)
Voltage Sense — сигналы определения номинала питания. Заземленный сигнал VS1 # означает способность чтения карты при питании 3,3 В
Запрос (низким уровнем) на продление цикла обращения
Строб записи в память и конфигурационные регистры (в IDE не используется, соединяется хостом с Vcc)
Write Protect — защита от записи (для карт памяти), запись в память возможна при низком уровне
Разрешение 16-битного обмена
Интерфейс карт памяти и ввода-вывода прост — он практически совпадает с интерфейсом статической асинхронной памяти. Карта выбирается сигналами СЕ#, действующими одновременно с установленным адресом. Чтение памяти и конфигурационных регистров выполняется по сигналу ОЕ#, запись — по сигналу WE#. Признаком, разделяющим в этих обращениях основную память и конфигурационные регистры, принадлежащие области памяти атрибутов карты, является
232 ____________________________________ Глава 6. Шины и карты расширения
сигнал REG#, действующий одновременно с СЕ# и адресом. Для обращения к портам ввода-вывода служат отдельные сигналы IORD* и IOWR#; во время их действия должен быть активен и сигнал REG#. В процессе обращения к портам карта может выдать признак возможности 16-битных обращений сигналом IOSC16* (как на шине ISA). Чтение порта устройство должно подтверждать сигналом INPACK*, устанавливаемым и снимаемым картой по сигналу СЕ#. Благодаря этому сигналу хост может убедиться в том, что он читает не пустой слот.
Слоты PC Card могут предоставлять возможность прямого доступа к памяти (DMA). Реализация DMA — самый дешевый способ разгрузки процессора, но такая реализация имеется не на всех хостах, а только на простых, основанных на шине ISA. Для систем с шиной PCI более естественно прямое управление шиной CardBus, правда, для карт реализация прямого управления обходится не дешево.
Для мультимедийных карт имеется возможность переключения интерфейса в специальный режим ZVPort (Zoomed Video), в котором организуется отдельный двухточечный интерфейс передачи данных между картой и хост-системой. По смыслу интерфейс напоминает коннектор VFC графических карт — выделенная шина для передачи видеоданных, не связанная с остальными шинами (и не загружающая их), но имеет иной протокол. В режиме ZV Port адресные линии А[25:4], а также линии BVD2/SPKR*, INPACK* и IOIS16# получают иное назначение — по ним передаются видеоданные и 4 цифровых аудиоканала. Для обычного интерфейса остаются лишь 4 адресные линии, позволяющие адресоваться к 16 байтам общей памяти и атрибутов карты.
Интерфейс порта ZV соответствует временным диаграммам CCIR601, что позволяет декодеру NTSC в реальном времени доставлять видеоданные с карты в экранный буфер VGA. Видеоданные могут поступать на карту как с внешнего видеовхода, так и с декодера MPEG.
Карты имеют специальное выделенное пространство памяти атрибутов, в котором находятся конфигурационные и управляющие регистры карты, предназначенные для автоконфигурирования. Стандартом описан формат информационной структуры карты (Card Information Structure, CIS). Карты могут быть многофункциональными (например, комбинация модема и сетевого адаптера). В спецификации MFPC (Multiple Function PC Cards) для каждой функции предусматриваются отдельные конфигурационные регистры и определяются правила разделения (совместного использования) линии запроса прерывания.
Для устройств внешней памяти стандарт описывает форматы хранения данных, совместимые с FAT MS-DOS, а также ориентированные на флэш-память как основной носитель информации. Для непосредственного исполнения модулей ПО, хранящихся в ПЗУ карты, имеется спецификация XIP (eXecute In Place), описывающая программный интерфейс вызова этих модулей (вместо загрузки ПО в ОЗУ).
Стандарт описывает программный интерфейс сервисов карт (Card Services), обеспечивающий унификацию взаимодействия его клиентов (драйверов, прикладно-
6.5. Шины и карты расширения блокнотных ПК __________________ 233
го ПО и утилит) с устройствами. Имеется также и интерфейс сервисов сокета (Socket Services), с помощью которого выполняются операции, связанные с обнаружением фактов подключения-отключения карт, их идентификации, конфигурирования питания и аппаратного интерфейса.
В стандарте имеются описания специфических особенностей, свойственных двум организациям, ведущим стандарт PC Card.
♦ PCMCIA описывает автоиндексируемую массовую память (AIMS) для хранения больших массивов данных (изображений, мультимедийных данных) на блочно-ориентированных устройствах. Имеется также спецификация 15-контактного экранированного разъема для подключения модемов и адаптеров локальной сети (15-pin Shielded Modem I/O connector) и 7-контактного для подключения модемов (7-pin Modem I/O connector).
♦ JEDIA для карт памяти предлагает формат файлов Small Block Flash Format, упрощающий файловую систему. Формат SISRIF (Still Image, Sound and Related Information Format) предназначен для записи изображений и звука на карты памяти. Имеется и спецификация для карт динамической памяти.
Большинство адаптеров выпускается с поддержкой технологии PnP и предусматривает «горячее» подключение — интерфейсные карты могут вставляться и выниматься без выключения компьютера. Для этого контакты шин питания имеют большую длину, чем сигнальные, обеспечивая их упреждающее подключение и запаздывающее отключение. Два контакта обнаружения карты CD1 # и CD2# (Card Detect) короче остальных — их замыкание для хоста означает, что карта полностью вставлена в слот. Несмотря на возможность динамического конфигурирования, в некоторых случаях при изменении конфигурации требуется перезагрузка системы.
Первоначально карты и хост-системы использовали напряжение питания логики +5 В. Для перехода на низковольтное питание (3,3 В) был введен механический ключ, не допускающий установки карты на 3,3 В в слот, дающий только 5 В. Кроме того, были определены контакты 43 (VS1#) и 57 (VS2#) для выбора питающего напряжения. На картах с питанием 5 В они оба свободны; на картах 3,3 В контакт VS1# заземлен, a VS2# свободен. По этим линиям хост, допускающий оба варианта напряжения питания, определяет потребности установленной карты и подает соответствующее напряжение. Если хост не способен обеспечить требуемый номинал, он должен не подавать питание, а выдать сообщение об ошибке подключения. Карты обычно поддерживают управление энергопотреблением (АРМ), что особо актуально при автономном питании компьютера.
В стандарте PC Card выпускают самые разнообразные устройства — память, устройства хранения, коммуникационные средства, интерфейсные порты, игровые адаптеры, мультимедийные устройства и т. п., правда, все они существенно дороже своих крупногабаритных аналогов. Через слот PC Card портативные компьютеры могут подключаться к док-станциям, в которые может быть установлена обычная
234_____________________________________ Глава 6. Шины и карты расширения
периферия. Недостаточно строгое следование производителей стандарту иногда приводит к проблемам совместимости.
Слоты PC Card подключаются к системной шине блокнотного ПК через мост; для компьютеров с внутренней шиной PCI это будет мост PCI-PC Card. В блокнотных ПК могут быть и слоты Small PCI (SPCI, см. п. 6.2.9), но они недоступны без вскрытия корпуса и не допускают «горячей» замены устройств.
Глава 7
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|