Разработка платы тестирования шины PCI-EXPRESS 1х

Введение 1
Анализ диагностируемого интерфейса 2
Формулирование технического задания 4
Выбор и обоснование структурной и функциональной схем устройства, конструктивного решения 6
Подбор элементов и разработка принципиальной электрической схемы 8
Микропроцессор разрабатываемой системы и его функционирование 9
Расчет показателей надежности устройства 12
Написание программы для микроконтроллера 15
Заключение 17
Список использованных источников 18

Для расчета на надежность первичных элементов, из которых состоит данная схема, будем использовать экспоненциальный закон распределения отказов, при котором:P(t) = e(-(t)
Q(t) = 1 – e(-(t)
Тср = 1/( ,
Вычисляем:Тср = 1/41,9*10-6 =23866 часов
P(5000) = 0,7796
Q(5000) = 1 - 0,7796= 0,23
Написание программы для микроконтроллера
Для простоты реализации программа не сканирует все конфигурационное пространство для поиска всех доступных PCIe линков. Адрес, задающий тестируемый порт, передается в виде константы BusDevFncReg, которую нужно установить вручную перед ассемблированием. Обращения к INT 16h и INT 21h, необходимые в DOS версии, потребуется убрать при интеграции в BIOS.
Программа циклически выполняет Link Training и выводит в диагностические порты его результаты: порт 80h — Width (разрядность), порт 81h — Speed (скорость). При ошибке программа завершается шестнадцатибитным выводом в порт 80h значения 0FFFFh. Штатно работу эскизного макета можно прекратить, нажав любую клавишу. В этом случае в порт 80h выводится значение 0000h.
Константа BusDevFncReg содержит битовые поля Bus, Device, Function, Register, задающие адрес в конфигурационном пространстве PCI. Эти параметры должны соответствовать адресу контроллера PCI Express, соответствующего тестируемому порту и представленному в конфигурационном пространстве как мост PCI-PCI. Параметр Registerдолжен соответствовать адресу регистра Link Control внутри структуры PCI Express Capability. Смещение этого регистра относительно базового адреса структуры PCI Express Capability равно 10h. Заметим, что второй используемый нами регистр - Link Status имеет смещение 12h и находится в пределах того же 32-битного слова, что упрощает программное взаимодействие с ними. Базовый адрес структуры PCI Express Capability можно узнать из документации на чипсет, либо, если она недоступна, проследив цепочку Capability-структур в блоке конфигурационных регистров моста PCI-PCI, найти искомую структуру можно по Capability ID = 10h.
В соответствии со спецификацией PCI, битовые поля 32-битного регистра Configuration_Address, а значит и константа BusDevFncReg, формируются следующим образом:
D [31] = 1 for enable configuration space access
D [30-24] = 0000000b, reserved
D [23-16] = PCI Bus Number, 8-bit
D [15-11] = PCI Device Number, 5-bit
D [10-08] = PCI Function Number, 3-bit
D [07-00] = PCI Register Number, 8-bit, aligned by 4, bits [1-0] = 00b.
Разработанная диагностическая плата обеспечивает 16-битный вывод и возможность переназначения адреса диагностического порта, что существенно для обеспечения совместимости с некоторыми платформами.
Важно упомянуть об оценке времени выполнения процедуры Link Training. После ее завершения, в момент перехода на метку Train_Stop, регистр CX, используемый как декрементируемый счетчик цикла при ожидании выполнения Link Training, будет содержать 0, если имеет место одна из двух ошибок:
- процедура не была запущена, контроллер сообщил о готовности на первой итерации цикла ожидания, то есть неожиданно быстро.
- выход по таймауту, выполнено 65536 итераций, контроллер не сообщил о готовности.
Ненулевое значение CX может использоваться для оценки времени ожидания. Количество выполненных итераций равно разности 65536-CX. Например, CX=FFFFh означает выход после первой итерации, CX=FFFEh после второй, и т.д. Время выполнения одной итерации зависит от времени чтения регистра Configuration_Data и может быть различным у различных платформ. При необходимости точно измерить время выполнения, в программу следует добавить операции с системным таймером или TSC. А для определения причины ошибки, вызвавшей нулевое значение CX, может потребоваться дополнительный анализ статуса.
Заключение
В рамках работы над курсовым проектом было спроектировано устройство для диагностики шины PCI-express персонального компьютера. Устройство является функционально законченным и отвечает поставленным перед проектированием требованиям к техническим, эксплуатационным, габаритным и прочим характеристикам.
Проектирование выполнялось поэтапно: после уточнения технического задания и анализа аналогов была выполнена разработка структурной и функциональной схем устройства, после чего принято конструктивное решение. Далее была разработана электрическая принципиальная схема и рассмотрены вопросы функционирования микропроцессора устройства. Следующим этапом были определение параметров надежности и наработки на отказ устройства, после чего разработан алгоритм его работы и написана управляющая программа для МП.
Список использованных источников
Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. СПб., Наука и Техника, 2005
Бобровников Л.З. Радиотехника и электроника. М., Недра, 1990
Боккер П. Передача данных. М., Связь. 1980
Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Цифровые устройства. М., Высшая школа, 2004
Воронов А.А. Теория автоматического управления. М., Высш. шк.,1986
Гонаревский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Наука, 1986
Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. М., Энергоиздат, 1987
Гушенский Я.И. Определение экономической эффективности от внедрения систем автоматизации. М., Высшая школа, 1986
Емельянов Г.А., Шварцман В.О. Передача дискретной информации. М., Радио и связь, 1982
Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М., Радио и связь, 1988
Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. М., Горячая Линия- Телеком, 2002
Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М., Высшая школа, 1990
Кунаев Д.А., Платов В.П. Средства автоматической защиты электроустановок. М., Энергия, 1988
Мальцев П.П., Долидзе Н.С., Критенко М.И. Цифровые интегральные микросхемы. М., Радио и связь, 1994
Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на ИМС. М., Радио и связь, 1990
Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. М., Финансы и статистика, 2002
Шувалов В.П. Передача дискретных сообщений. М., Радио и связь, 1990
1