2.1 ExpressCard接口定义
对于ExpressCard最初的标准(Ver1.2,不包含Ver2.0)来说,Each slot of the ExpressCard host interface must support a single PCI Express lane (x1) operating at the baseline 2.5 Gbps data rate, in each direction, as defined by the PCI Express Base Specification 1.0a as published and maintained by the PCI Special Interest Group (PCI-SIG). The ExpressCard host interface must also support the low-, full- and high-speed USB data rates as defined by the USB 2.0 Specification as published and maintained by the USB Implementers Forum (USB-IF). Support of both interfaces is a condition for being an ExpressCard-compliant host platform. An ExpressCard module may use one or both of the standard interfaces depending on the application requirements. U盘之家
Pin信号定义以及Input/Output方向定义如下图所示,下图中提示,是按照Host为基准定义的I/O方向,不过个人认为下图定义的I/O方向是应该以Module为基准的。但是原图来自于PCMCIA官方的白皮书,应该不会出错,手上又没有详细的spec,因此不是很确定。(后面关于I/O方向定义的问题暂时以个人认为的为假设前提): 优盘之家
由上图可以看出,REFCLK+/-差分信号是Input,即该100MHz的PCIE差分时钟是由Host提供给模组的。同时,有时为了满足Host提供管理功能,Host可以将其SMBus总线连接到Slot上,如果可能的话,模组可以支持该接口,但不是必须的,If available, ExpressCard modules may provide support for such features as remote alerting and sideband radio control. www.upan.cc
2.2 电源供电要求
ExpressCard Slot提供三种电源+3.3V,+3.3VAUX和+1.5V,这些电源要求Host提供。同时ExpressCard标准对其有一些要求,如下图所示: 优盘之家
其中,Average标准允许模组消耗的最大平均电流,而Max表示所允许模组瞬间消耗电流的平均值,同时要求,+3.3V和+3.3VAUX平均消耗电流最大1000mA(虽然它们单独进行限制时是1000mA+250mA,但是当两者无需同时供电,同一时刻只需其中一个供电即可,平均值两者加起来不得超过1000mA)。 优盘之家
关于散热问题,spec要求All ExpressCard modules, independent of the amount of power drawn from the host system, shall not exceed the thermal power limits defined for modules: 1.3W for ExpressCard/34 modules and U盘之家
2.1W for ExpressCard/54 modules. Thermal limits are based on an assumption of uniformly heated module with a maximum case temperature of 90ºC in a host environment of 65ºC, and consider heating due to adjacent modules.当然这是Module提供商所负责的问题。在我们设计ExpressCard Host时,只需要按照spec要求,提供满足要求的电源即可。
2.3 Power Management
ExpressCard的Slot的电源管理由主机系统内的相关硬件控制其导通和关断。当ExpressCard模组插入主机Slot后,主机系统通过相应针脚判断模组的存在并准备向模组供电以便模组可以进行相关操作。 优盘之家
Host系统应通过模组的存在逻辑决定在开启、关闭以及休眠这三种系统状态下是否应该向ExpressCard插槽供电。当ExpressCard模组插入处于关闭或者休眠状态的系统时,主机不会向模组供电。当ExpressCard模组插入处于开启状态的系统时,主机会向模组供电。如果ExpressCard模组在主机系统开启前或者从休眠状态恢复到开启状态已经插入插槽,那么主机在开启后会向模组供电。 一般都有专门的IC负责这部分电源的管理,如下图所示,它是ROHM提供的Power Switch ICs for ExpressCard-BD4153FV,BD4153EFV的原理框图。
由上图可知,Host是否想Slot供电,取决于CPPE#,CPUSB#和SYSR的逻辑。这里的CPPPE#和CPUSB#信号是由Module通过Slot提供的。 U盘之家
2.4 Hot-Plug
由于PCI-E和USB的标准都具有热插拔特性,因此,ExpressCard接口的热插拔特性不需要额外的Chip来实现,唯一需要的就是需要一个IC来控制电源的导通和关断,如上面的描述。 优盘之家
对于所有ExpressCard模组,主机系统必须首先检测到ExpressCard模组的存在才能向插槽供电并启用相应端口。
模组探测与操作: 优盘之家
Host对于模组的探测与操作是由下面几方面构成。 U盘之家
<1>: CPPE#与CPUSB#信号的状态 U盘之家
<2>: PERST#信号的状态 (仅适用于基于PCI Express的模组)
<3>: REFCLK to the slot based on the state of CPPE# and/or CLKREQ#(可选) www.upan.cc
<4>: Wakeup requests based on the state of WAKE# (PCI Express-only)
<5>: 基于合适接口(PCI Express或USB或两种接口)的带内功能的I/O接口探 U盘之家
测、启动以及操作-- I/O interface detection, set-up and operation based on the www.upan.cc
in-band capabilities of the appropriate interface, either PCI Express, USB, or 优盘之家
both。 优盘之家
PCI Express模组工作原理: 优盘之家
当主机提供电源后,模组端和主机端的PCI Express接口都必须处于开启状态,以便数据接口的本地探测和配置协议开始运行。 U盘之家
USB模组插入工作原理: www.upan.cc
当主机提供电源后,USB模组操作紧随与USB唤醒连接器以及外置USB设备同时存在的USB连接模式之后进行。
ExpressCard接口解释说明(2):http://www.upan.cc/technology/technics/2010/ExpressCard_54NM_34NM.html