Шины.PCI,.USB.и.FireWire

Доступ к регистрам PHY

Обращение к регистрам PHY (см. далее) через запросы от LINK разрешено в лю$ бом состоянии интерфейса, за исключением времени, когда PHY занят обработ$ кой предыдущего запроса чтения. Запросы обращения к регистрам выполняются всегда, их может отменить только сигнал сброса. Запрос передается в последова$ тельном коде по линии LReq. Для запросов обращения к регистрам PHY в теле пе$ редается адрес регистра, а в запросе записи — и сами данные записи. В запросе чтения в битах [4:7] передается адрес запрашиваемого регистра, бит 8=0 — стоп бит. В запросах записи после адреса в битах [8:15] передается записываемый байт. Ответ на запрос чтения регистра передается по линиям D[0:1] в состоянии Status за 8 тактов (передаются 16 бит). За первые 2 такта передается текущее значение со$ стояния (см. табл. 23.3), далее передается 4$битный адрес регистра и 8 бит считан$ ных данных.

Параллельный интерфейс B PHY LINK 1394b

В IEEE 1394b параллельный интерфейс между физическим уровнем и LINK$уров$ нем модифицирован для поддержки высоких скоростей и бета$режима, и этот ва$ риант интерфейса называется B PHY LINK. Схема интерфейса приведена на рис. 23.2, назначение сигналов — в табл. 23.6. Этот интерфейс обеспечивает пере$ дачу данных на скоростях вплоть до S800. Здесь в шине данных всегда использу$ ются все 8 бит, а при передаче на более низких скоростях байты данных растягива$ ются до 2, 4 или 8 тактов. Интерфейс может работать и в традиционном режиме (1394/1394a), при этом он синхронизируется от линии PClk (она будет играть роль SCLK), частота этого сигнала становится 49,152 МГц. Сигналы LClk и PInt при этом не используются.

Таблица 23.6. Сигналы интерфейса LINK PHY 1394b

1 В микросхемах этот вывод может называться Iso (изоляция).

Рис. 23.2. Интерфейс B PHY LINK 1394b

Интерфейсом управляет PHY или LINK, текущее состояние интерфейса (исполь$ зование шины данных) определяется сигналами Ctl[0:1] в соответствии с табл. 23.7. По сравнению с 1394a интерфейс изменен в том, что все обращения к регистрам PHY происходят без использования шины данных: записываемые данные переда$ ются по линии LReq, а считываемые данные и прерывания от PHY приходят по линии PInt.

Таблица 23.7. Состояние интерфейса B PHY LINK (1394b)

10Receive — PHY передает LINK уровню пакет, принимаемый с шины

11Grant — PHY передает LINK’у право использования шины данных Линиями Ctl[0:1] управляет LINK:

00Idle — нет активности: LINK завершил передачу и отдает управление интерфейсом уровню PHY

10Не используется

11Hold/More_Info — LINK удерживает шину, готовясь к передаче пакета. В конце передачи пакета указывает на передачу следующего запроса

Данные, принимаемые и передаваемые по параллельной шине, растягиваются на n$тактов, в зависимости от скорости передачи: для S100 n = 8, для S200 n = 4, для S400 n = 2, для S800 каждый байт передается только в одном такте (n = 1). Более высокие скорости данным интерфейсом не поддерживаются.

Запросы LINK к PHY в 1394b

Запрос от LINK к PHY посылается в последовательном виде по линии LReq. Обоб$ щенный формат запроса приведен на рис. 23.3, по сравнению с запросами тради$ ционного интерфейса он усложнен. Запрос начинается с единичного старт$бита (LReq0 = 1) и завершается нулевым стоп$битом. За старт$битом следует код типа запроса (биты RT[0:3], табл. 23.8 ), за которым следуют поля, необходимые для данного типа запроса:

бит RFMT (Request Format) определяет формат запроса: 0 — явно не задан, 1 — B$формат;

поле RS[0:3] (Request Speed) определяет скорость: 0000 — S100, 0010 — S200, 0100 — S400, 0110 — S800 (остальные значения зарезервированы);

поле RA[0:3] содержит адрес регистра PHY;

поле RD[0:7] (Request Data) содержит записываемые данные.

Рис. 23.3. Формат запроса к PHY

В ответ на запросы передачи PHY, выиграв арбитраж, предоставляет LINK’у пра$ во на передачу пакета. По запросу записи в регистр PHY выполняется соответ$ ствующая операция, никакого ответа не предусматривается. В ответ на запрос чте$ ния регистра PHY данные (и адрес) будут переданы по линии Pint.

Таблица 23.8. Запросы LINK к PHY

Прием пакета

Прием пакета иллюстрирует рис. 23.4. После индикации начала приема (Data_On) принимается байт скорости SPD, определяющий также и формат (табл. 23.9). Да$ лее принимаются байты данных — пакет, передаваемый по шине.

Рис. 23.4. Прием пакета по интерфейсу B PHY LINK

Во время индикации начала приема по шине данных передается байт ST, сообщаю$ щий состояние шины:

ST[0] — Bus Reset, сброс шины;

ST[1] — Arbitration Reset Gap Odd, признак зазора сброса арбитража и начала нового нечетного интервала справедливости;

ST[2] — Arbitration Reset Gap Even, признак зазора сброса арбитража и начала нового четного интервала справедливости;

ST[3] — Cycle Start Odd, признак начала нечетного цикла;

ST[4] — Cycle Start Even, признак начала четного цикла;

ST[5] — Subaction Gap, признак зазора арбитража. После сброса означает за$ вершение сброса и инициализации шины.

Таблица 23.9. Кодирование скорости и формата принимаемого пакета

Передача пакета

В ответ на запрос передачи пакета PHY, сигнализируя состояние Grant (Ctl[0:1] = = 11), посылает LINK$уровню байт GT, в котором сообщает формат, скорость и тип разрешенной передачи. После этого он отдает управление интерфейсом LINK$уров$ ню, указав состояние Grant (Ctl[0:1] = 11), а затем и прекращая управлять линиями Ctl[0:1] и D[0:7]. Теперь LINK устанавливает состояние Hold (Ctl[0:1] = 11), обозна$ чая занятость интерфейса и шины, и начинает передавать пакет данных (состоя$ ние Transmit, Ctl[0:1] = 01). После передачи пакета LINK сигнализирует состояние MORE_INFO (Ctl[0:1] = 11), в котором по шине данных передается байт дополни$ тельной информации AI[0:7]. В этом байте может присутствовать встроенный последующий запрос шины с указанием его формата, типа и скорости. После этого LINK указывает состояние Idle (Ctl[0:1] = 00), затем перестает управлять линиями Ctl[0:1] и D[0:7] и отдает управление PHY.

Получив право передачи пакета, LINK может послать только пакет, полностью удовлетворяющий свойствам, описанным байтом GT. Этот байт декодируется сле$ дующим образом:

бит GT[0] задает тип формата: 0 — произвольный, 1 — B$формат;

биты GT[1:3] задают тип гранта (пакета, разрешенного к передаче): 010 — изо$ хронный, 101 — асинхронный, 110 — пакет начала цикла, 111 — немедленный (пакет квитирования), остальные значения зарезервированы;

биты GT[5:6] задают скорость: 00 — S100, 01 — S200, 10 — S400, 11 — S800. Байт дополнительной информации AI[0:7]содержит следующие поля:

Таблица 23.10 (продолжение)

Последовательный интерфейс PIL FOP

Последовательный интерфейс подключает к однопортовому узлу с интегрирован$ ным портом, называемому PIL (Port Integrated Link), физический разветвитель FOP (Fan$Out PHY). Схема подключения с использованием этого интерфейса при$ ведена на рис. 23.6. Узел PIL содержит один бета$порт, соединяемый с разветвите$ лем FOP двумя дифференциальными однонаправленными сигнальными парами. В этих сигнальных парах может присутствовать и гальваническая развязка (кон$ денсаторная или трансформаторная). Дополнительно от FOP должен передавать$ ся сигнал LinkON, управляющий включением LINK$уровня по приему соответ$ ствующего пакета. Узел PIL и разветвитель FOP могут находиться в разных доменах питания. Внешние порты разветвителя FOP могут быть как бета$порта$ ми, так и универсальными, поддерживающими DS$сигнализацию.

Логически уровень PHY комбинации PIL$FOP выглядит как один многопорто$ вый PHY, число его портов равно числу портов разветвителя с учетом дополни$ тельного порта, обращенного к PIL. Этому порту назначается самый большой но$ мер; он никогда не представляется как активный порт и его нельзя перевести в режим Standby. В пакетах самоидентификации этот порт отмечается как отсут$ ствующий, удаленное обращение к его регистрам дает тот же результат, как обра$ щение к отсутствующему порту.

Каждый байт пакета на рисунке представлен в виде одного символа, который пос$ ле кодирования 8B/10B представляется десятью битами сигнала на шине. Пакеты P2P могут быть прерваны в любом месте управляющими символами префикса данных или кода скорости, что означает начало пакета основного трафика, переда$ ваемого по шине. Если пакет прерывается до DE1, то он повторяется передатчиком и игнорируется приемником. Пакет, прерванный после DE1, используется по на$ значению, поскольку все его содержательные поля и разделитель уже переданы.

Регистры PHY

Регистры PHY предназначены для управления функциями физического уровня, определения возможностей и состояния узла и состояния его портов. Регистры PHY имеют разрядность 8 бит. Они не отображаются на адресное пространство шины IEEE 1394. Доступ к регистрам PHY осуществляется по запросам его ло$ кального приложения (запросами по интерфейсу LINK$PHY). Некоторые поля регистров могут быть удаленно модифицированы пакетами физического уровня от узлов$диспетчеров. В 1394a появилась возможность удаленного доступа к реги$ страм с помощью асинхронных транзакций.

В 1394 все регистры PHY отображаются на плоскую карту (рис. 23.8), в которой 4$битный адрес позволяет выбрать любой из 16 регистров. Реальное число исполь$ зуемых регистров зависит от числа портов, которые имеются в данном PHY. На$ значение полей регистров приведено ниже:

Physical_ID — 6$битный идентификатор узла на шине;

R (Root) — признак того, что данный узел является корневым;

PS (Power State) — состояние питания: 1 — питание от шины в норме (>7,5 В);

RHB (Root Hold Off Bit) — бит, принуждающий узел задерживать свое участие в идентификации дерева, чтобы стать корнем (управляется PHY$пакетом физи$ ческого конфигурирования от диспетчера);

IBR (Initiate Bus Reset) — инициирование сброса шины; установка бита вызы$ вает немедленную подачу сигнала сброса на 166 мкс, после чего бит автомати$ чески обнуляется;

Gap_cnt — значение счетчика, используемого для определения зазоров арбит$ ража (Subaction_gap) и сброса арбитража (Arb_reset_gap); по сбросу, связан$ ному с изменением топологии, устанавливается Gap_cnt = 63. Управляется PHY$ пакетом физического конфигурирования от диспетчера;

SPD (Speed) — поддерживаемая скорость: 00 — S100, 01 — S200, 10 — S400, 11 — резерв;

E (Enhanced) — признак использования регистров в расширенном пространстве (расположенных после адреса #ports + 0100);

#ports (5 бит) — число портов PHY;

AStat[i], BStat[i] — состояние линий TPA, TPB i$го порта: 11 — Z, 01 — «1», 10 — «0», 00 — недопустимо;

Ch[i] — признак дочернего i$го порта: 0 — p$порт, 1 — c$порт;

Con[i] — состояние i$го порта: 0 — не подключен, 1 — подключен;

ENV (Environment) — тип оборудования (используется только с регистрами в расширенном пространстве): 00 — кросс$шина (backplane), 01 — кабельная шина, 10 и 11 — резерв;

Reg_count — число регистров в расширенном пространстве.

Рис. 23.8. Карта регистров PHY 1394

Вварианте кросс$шины карта регистров имеет специфику. Здесь всегда имеется только один порт (#ports = 1), биты R, PS и RHB отсутствуют. В расширенном пространстве имеется один регистр (Reg_count = 1), в котором старший бит TD (Transceiver disable) запрещает работу приемопередатчика узла, младшие 4 бита Priority задают значение приоритета, вводимое узлом при арбитраже.

В1394a набор регистров PHY был расширен, и для того чтобы сохранить совме$ стимость с 4$битной адресацией, часть регистров адресуется косвенно. В этой кар$ те в 1394b определены дополнительные поля. Карта регистров PHY 1394a/b при$ ведена на рис. 23.9. Здесь адреса 1000–1111 отведены под восемь страничных регистров; какие именно регистры на них отображаются в данный момент, опреде$ ляется полем Page_select, а для портов — еще и полем Port_Select. Первые два регистра полностью совпадают с регистрами 1394; третий регистр несколько отли$ чается, и по нему можно определить, что остальные регистры являются регистра$ ми 1394a/b. Новые поля регистров приведены ниже:

Extended (3 бита) — признак формата 1394a/b (111);

Total_Ports (4 бита) — число портов;

Max_Speed (3 бита) — максимальная поддерживаемая скорость;

E_SB (Enable_Standby) — разрешение узлу$«племяннику» перейти в режим Standby;

Repeater_delay (4 бита) — максимальная задержка, вносимая повторите$ лем (T = 144 + Repeater_delay×20 нс);

Link_Act — активность LINK$уровня (соответствует биту L пакета самоиден$ тификации), в 1394b называется LCtrl;

Contend — признак кандидата на роль диспетчера (соответствует биту C пакета самоидентификации);