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PCI总线PCB设计丨实现高效外围部件互连的关键要素

华秋DFM来源:华秋DFM作者:华秋DFM2024-06-13 18:311273次阅读

PCI(Peripheral Component Interconnect)是一种局部总线标准,它是由英特尔公司开发并推广的一种高速、同步的通信总线。PCI总线支持32位或64位的总线宽度,并且有多种不同的版本,分别是PCI、PCI-X和PCI Express(PCIe)。PCI总线的工作频率通常是33MHz,但在较新的版本中,例如PCI Express 2.0,工作频率提高到了66MHz。

1

PCI总线接口介绍

PCI总线是一种树型结构,并且独立于CPU总线,可以和CPU总线并行操作。PCI总线主要连接一些高速的外部设备,如声卡、网卡和IDE接口卡等。由于PCI总线是一种同步的通信总线,所以其具有高带宽和低延迟的特点,这使得它成为一种高效的通信方式。

PCI总线有三种不同的版本,分别是PCI、PCI-X和PCI Express(PCIe)。PCI总线接口支持即插即用(Plug and Play)和中断共享等功能,这使得设备插入系统后,无需手动配置即可自动分配IO、MEM空间和IRQ,并且IRQ可以在PCI设备中共享。

需要注意的是,随着技术的不断发展,PCI总线接口已经逐渐被其他更为先进的接口所取代,例如PCI Express(PCIe)和USB

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2

PCI总线的引脚定义

PCI总线是一种常见的计算机总线,它的引脚定义包括以下几个主要信号

TRST#

测试重置信号,用于将系统重置为初始状态。

TCK

测试时钟信号,用于提供测试时钟。

TMS

测试模式选择信号,用于选择测试模式。

TDO

测试数据输出信号,用于输出测试数据。

TDI

测试数据输入信号,用于输入测试数据。

+5V

电源电压信号,提供5伏特的电源电压。

INTA#

中断输入信号,用于接收中断请求。

12V

电源电压信号,提供12伏特的电源电压。

GND

地信号,用于提供接地。

C/B

命令/字节使能信号,用于控制数据传输的字节使能。

[7]#

数据输出信号,用于输出数据。

[5]#

数据输入信号,用于输入数据。

+V I/O

I/O供电电压信号,提供I/O电路所需的电压。

+3.3V

电源电压信号,提供3.3伏特的电源电压。

PAR

奇偶校验信号,用于奇偶校验控制。

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3

PCI总线的PCB设计

1、差分对采用25/14的过孔,并且两个过孔必须放置的相互对称。

2、差分对的两个交流耦合电容必须有相同的封装尺寸,位置要对称且要摆放在靠近金手指这边,电容值推荐为0.1uF,不允许使用直插封装。

3、SCL等信号线不能穿越PCI主芯片

4、合理的走线设计可以提升信号的兼容性,减小信号的反射和电磁损耗。

5、PCI总线的信号线采用高速串行差分通信信号,因此,注重高速差分信号对的走线设计要求和规范,确保PCI总线能进行正常通信。

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6、PCI是一种双单工连接的点对点串行差分低电压互联。每个通道有两对差分信号,分别是传输对Txp/Txn和接收对Rxp/Rxn。该信号工作在2.5GHz并带有嵌入式时钟。嵌入式时钟通过消除不同差分对的长度匹配简化了布线规则。

7、PCI与CPU芯片对连,尽量不打过孔或控制过孔数量在3个以内。

8、时钟信号长度控制在2450~2500mil, 其他信号长度<=1500mil。

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4

总线的PCB可制造性设计

阻抗线

在制造过程中阻抗线的公差是+/-10%,普通走线一般是+/-20%,阻抗线要求更加精确,因此阻抗线设计最好大于普通线最小的制成能力。

金手指开窗

金手指是否开通窗,如金手指没开通窗会存在插接脚接触等问题。

过孔设计

金手指周边的过孔尽量远离金手指,如过孔太靠近金手指会影响性能。

外形倒角

为了方便金手指插头插入卡槽,金手指外形需要倒角设计。

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这里推荐使用一款可制造性检查的工艺软件:华秋DFM,其对于PCI总线位置的PCB可制造性检查有非常大的帮助,不仅可以检查金手指的焊盘大小、开窗与过孔设计是否合理,还能模拟计算阻抗线设计是否合理,以及可以提前预防PCI总线的PCB是否存在可制造性问题等,全面预防生产隐患和优化设计缺陷。

华秋DFM软件是国内首款免费PCB可制造性和装配分析软件,拥有500万+元件库,可轻松高效完成装配分析。其PCB裸板的分析功能,开发了19大项,52+细项检查规则,PCBA组装的分析功能,开发了12大项,600+细项检查规则

基本可涵盖所有可能发生的制造性问题,能帮助设计工程师在生产前检查出可制造性问题,且能够满足工程师需要的多种场景,将产品研制的迭代次数降到最低,减少成本。

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https://dfm.elecfans.com/dl/software/hqdfm.zip?from=DFMGZH

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