一种可一路转多路PCI-E和PCI总线接口的板卡的制作方法

本实用新型涉及pci-e总线接口技术领域，特别是一种可一路转多路pci-e和pci总线接口的板卡。

背景技术：

pci是一种由英特尔在1991年推出的用于定义局部总线的标准，此标准允许在计算机内安装多达10个遵从pci标准的扩展卡。取代了早先的isa总线与pci-express总线相比速度要慢。从数据宽度上pci总线有32位和64位之分，从总线速度上有33mhz和66mhz两种目前流行的是32bit@33mhz，而64bit也在普及。

pci-express是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3gio”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代i/o接口标准，交由pci-sig（外围部件互联专业组）认证发布后才改名为“pci-express”，简称“pci-e”，这个总线最新的接口为pci-e3.0接口，其比特率为8gb/s约为上一代产品带宽的2倍，并且包含发射器和接收器均衡、pll改善以及时钟数据恢复等一系列重要新功能，用于改善数据传输和数据保护性能，pci-e也有多种规格，有pci-express1x、pci-express4x、pci-express8x、pci-express16x4种规格。pci-e做为处理器系统的局部总线，主要目的是用来连接处理器系统中的外部设备。一般电脑和设备的芯片组会提供几组pci-e信号接口，这些接口可以用来外接各种板卡和设备。

pci-express16x信号是一个32对差分数据信号和一对时钟信号，pci-express1x信号为2对差分信号加一对时钟信号，pci-express16x信号虽然有多路的信号只能连接一个pci-e设备，一般pcie设备都不需要必须是32对的信号，只需要2对差分信号和一对时钟传输数据就行。因此为了不浪费资源将一个pci-e16x总线接口扩展为多个接口是增加了资源。

随着信息技术的快速发展，以及便携式电脑笔记本的需求越来越大，需要提供多种功能和多个设备的连接，于是有限的机箱空间和目前cpu模块提供的pci-e和pci总线接口插槽和总线接口路数已经不能满足需求，因此对与pci-e和pci插槽和接口扩展已经刻不容缓。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可一路转多路pci-e和pci总线接口的板卡，解决cpu模块提供的pci-e信号接口数量有限和机箱空间有限，不能同时提供更多的外接功能的缺陷。

为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种可一路转多路pci-e和pci总线接口的板卡，将机箱内的其中一路pci-e总线引出，将这一路pci-e总线经pex8732和pex8112两种桥片扩展为多个pci-e总线和多个pci总线；pex8732桥片为桥片1，pex8112桥片为桥片2；扩展出的总线以可插板卡的连接器形式实现；具体结构为：

在机箱内被引出的一路pci-e总线输入到桥片1，桥片1的后级输出多路pci-e总线，选择桥片1输出的其中的一路pci-e总线输入到桥片2，桥片2的输出级输出多路pci总线并连接到连接器上。

具体的，桥片1扩展的多个pci-e总线中的另外的pci-e总线连接多个pci-e标准连接器。

具体的，输入到桥片1的1路pci-e总线可以设置为pci-express16x、pci-express8x、pci-express4x三种规格。

输入到桥片1的1路pci-e总线为pci-express16x模式时，输出可以为2路pci-express8x，4路pci-express4x，16路pci-express1x。

输入到桥片1的1路pci-e总线为pci-express8x模式时，输出可以为2路pci-express4x，8路pci-express1x。

输入到桥片1的1路pci-e总线为pci-express4x模式时，输出可以为4路pci-express1x。

具体的，输入到桥片1的1路pci-e总线可以设置为pci-express16x，pci-e总线从桥片1输入端口pci-e16x进入到桥片pex8732的内部pci总线接口，信号经过全双工pcie到pci桥，16个时钟信号经时钟芯片进行扩展，扩展为16个pci-e1x的两对数据信号到输出端口；输出16个信号，其中单独1路pci-e1x信号做为桥片pex8112的输入信号进入到桥片2内部pci总线接口，实现pci-e总线转换为pci总线的功能；桥片2扩展输出的多路pci总线连接多个pci标准连接器；输入为一路pci-e1x总线、输出为多路pci总线pci信号的数据和时钟信号由桥片内部转出；上述的桥片1扩展的16个pci-e1x中的另外15个信号连接15个pci-e标准连接器。

所述的pci-e总线，具体是指pci-express总线的简称。

桥片1支持pci-er3.0规范，兼容pci-er1.0a/1.1/2.0；单通道最大带宽8gt/s，支持基本模式和虚拟模式。这个芯片主要实现pci-express不同规格总线互相转换，即输入端口可以配置为pci-express16x、pci-express8x、pci-express4x模式，输出端口配置为pci-express4x、pci-express1x模式。本实用新型配置模式为输入pci-express16x模式，输出pci-express1x模式。

桥片2主要实现pci-express总线转换为pci总线的功能，输入为一路pci-expresse1x总线，输出为多路pci总线。

本实用新型的原理为一路pci-e总线通过连接器输入到桥片1，桥片后级输出多路pci-e总线，选择其中的一路pci-e总线输入到桥片2，桥片2的输出级输出多路pci总线并连接到连接器上。

桥片1输出的pci-e信号可以再次输入到另一片桥片1中，这样可以级联更多路的pci-e信号接口。在本专利中选择了一种组合方式：输入为pci-express16x模式，输出16路pci-express1x。

桥片2本专利选择的是输入总线信号必须为pci-express1x模式，输出的pci总线设备最多32个，本专利中pci总线规格为32bit@33mhz。

板卡上电源有dc12v、dc5v、dc3.3v、dc1.8v、dc0.9v。用电源芯片和外围电路实现。

本实用新型提供了一种单路pci-e总线接口转换为多路总线接口的板卡，具体为转换为多路pci-e和pci总线接口的板卡，解决了cpu模块提供的pci-e信号接口数量有限和机箱空间有限，不能同时提供更多的外接功能的缺陷。

附图说明

图1是本专利的可一路转多路pci-e和pci总线接口的板卡结构图。

图2为桥片pex8732原理图一。

图3为桥片pex8732原理图二。

图4为桥片pex8112原理图。

图5为本专利的电源原理图。

图中，1-高速信号电缆，2-微矩形连接器，3-桥片1pex8732，4-桥片2pex8112，5-电源芯片ltm4644，6-微矩形连接器插头，7-电源芯片ltc7149，8是15个pcie连接器，9是5个pci连接器，10、印制板。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的可一路转多路pci-e和pci总线接口的板卡，包括高速信号电缆1、微矩形连接器2、桥片1pex8732、桥片2pex8112、电源芯片ltm4644、电源芯片ltc7149、5个pci连接器5、15个pcie连接器、印制板10。

本实用新型输入信号通过高速信号电缆1与微矩形连接器2连接输入到印制板9上，再到桥片pex8732和桥片pex8112，桥片转出的信号再通过标准的pci-e连接器7和pci连接器8输出到应用的pci-e和pci设备。

如图2所示桥片pex8732的工作原理图，有两个工作模式，一个模式是由一个p2p即pci到pci桥信号从输入端口，到内部的pci总线扩展为n个p2p到输出端口。

另一个模式是由2个p2p即pci到pci桥信号从输入端口，到内部的pci总线扩展为两路n个p2p到输出端口。本专利选择的是第一种模式。

电源芯片5即ltc7149将供电电源为dc12v转换为dc-12v，电源芯片6即ltm4644电源芯片将电源dc12v转换输出dc3.3v、dc5v、dc1.8v、dc0.9v。

如图3所示，桥片pex8732的工作原理是：工作模式是由一个p2p（pci到pci桥）信号从输入端口到内部的pci总线扩展为n个p2p到输出端口。

如图4所示，pci-e信号进入到桥片pex8112的内部接口，信号经过全双工pcie总线到pci桥输出信号到pci接口，然后输出到pci总线设备；配置寄存器里的值有硬件电路给数，8kb的共用存储器存储所要经过的数据。

pex8732的桥片到pex8112的桥片信号传输方式和工作原理具体说明如下：

pci-express16x的32对数据信号从桥片pex8732输入端口pci-express16x进入到桥片1的内部pci总线接口，信号经过全双工pciexpress到pci桥，16个时钟信号经时钟芯片进行扩展，扩展为16个pci-express1x的两对数据信号到输出端口；输出16个信号到pci接口，其中单独1路pci-express1x信号做为桥片pex8112的输入信号进入到桥片内部pci总线接口，实现pci-express总线转换为pci总线的功能，输入为一路pci-expresse1x总线，输出为多路pci总线，本实用新型输出为5路总线并连接在五个pci连接器上，pci信号的数据和时钟信号由桥片内部转出。

桥片pex8732支持pci-er3.0规范，兼容pci-er1.0a/1.1/2.0；单通道最大带宽8gt/s，支持基本模式和虚拟模式。这个芯片主要实现pci-express不同规格总线互相转换，即输入端口可以配置为pci-express16x、pci-express8x、pci-express4x模式，输出端口配置为pci-express4x、pci-express1x模式。本实用新型配置模式为输入pci-express16x模式，输出pci-express1x模式。

桥片pex8732模式设置：pci-e总线可以设置为pci-express16x、pci-express8x、pci-express4x三种规格。输出的多路总线可以设置为pci-express8x、pci-express4x、pci-express1x模式。

其中输入到桥片pex8732的1路总线输入为pci-express16x模式时，输出可以为2路pci-express8x，4路pci-express4x，16路pci-express1x。

输入为pci-express8x模式时，输出可以为2路pci-express4x，8路pci-express1x。

输入为pci-express4x模式时，输出可以为4路pci-express1x。

另外需要特殊说明的是桥片pex8732输出的pci-e信号可以再次输入到另一片桥片pex8732中，这样可以级联更多路的pci-e信号接口。在本专利中选择了一种组合方式：输入为pci-express16x模式，输出16路pci-express1x。

桥片pex8112输入总线信号必须为pci-express1x模式，输出的pci总线设备最多32个。

如图4所示，桥片pex8732的模式配置电路设置为输入为pci-express16x，输出为pci-express1x，配置电路全部由硬件电路实现不需要再加其他控制芯片。pex8732将pci-express16x的32对数据信号输出为独立的16个pci-express1x的两对数据信号，16个时钟信号由输入的时钟信号经时钟芯片进行扩展。其中1路pci-express1x信号又做为桥片pex8112的输入信号，桥片输出标准pci信号，桥片pex8112需要配置为pci-express转pci模式。pci信号的数据和时钟信号由桥片内部转出。

桥片pex8732输出的其他15路信号和桥片pex8112输出的一路pci信号都连接到图1中的连接器x1~x15、xp1-xp5上，理论上，上一路pci信号上可以连接32个pci设备，本技术方案只扩展出5个。

如图5所示，板卡上电源有dc12v，dc-12v，dc5v，dc3.3v，dc1.8v，dc0.9v。供电电源为dc12v来自于外部电源，经过电源芯片ltc7913转换为dc-12v，dc3.3v、dc5v、dc1.8vdc0.9v都由电源芯片ltm4644转换输出，dc1.8v、dc0.9v给桥片pex8732供电，dc3.3v、dc1.8v给桥片pex8112供电，其他电源给连接器供电。以上电源芯片均为大工耗电源芯片，电流每通道最近4a电流，最高支持16a电流。

通过上述一种单路pci-e总线接口转换为多路pci-e和pci总线接口的板卡，解决了cpu模块提供的pci-e信号接口数量有限和机箱空间有限，不能同时提供更多的外接功能的缺陷。