作者：Ho ， Wai ， Wong-Lam

ExpressCard 模塊是由 PCMCIA 推出的一種更薄、更快、更輕的抽屜式插卡，用以取代現有的 PC 卡和 CardBus 模塊，主要用于筆記本計算機后繼市場中的功能性升級和擴展。同樣，ExpressCard 模塊最初旨在服務于筆記本計算機后繼市場（圖 1a）。

在桌面計算機市場（圖 1b），無論PC 制造商還是最終用戶，都強烈希望向密封盒模型遷移，擁抱通過抽屜式擴展卡這種已在筆記本計算機領域應用達十年之久的輕松的傻瓜式升級方式。桌面計算機領域的這一趨勢為最終用戶帶來易用性，使 PC 制造商實現更少維修成本，因為最終用戶將無需因打開其桌面計算機而有機會損壞機器。ExpressCard 技術可能會擴展到基于 PC 的電器中，如多媒體盒和 IP 機頂盒等。

ExpressCard 技術

ExpressCard 標準規定，所有 ExpressCard 模塊可以支持 USB 2.0 或 PCI Express（或同時支持兩者），并且所有 ExpressCard 插槽必須接受為使用 480 Mbps USB 2.0 接口或單通道 （“x1”） 2.5 Gbps PCI Express 接口而設計的模塊。ExpressCard 標準還支持熱拔插功能，具有嚴格的外形規格、電源管理模式和發熱極限要求。

ExpressCard 模塊有兩種尺寸：

? ExpressCard/34：

34 mm （W） x 75 mm （L） x 5 mm （H）

? ExpressCard/54：

54 mm （W） x 75 mm （L） x 5 mm （H）

主機系統可以提供 34- 或 54- 模塊寬度的任意插槽組合。34-mm 模塊可以工作在針對 54-mm-寬度模塊設計的插槽中，但反之不可。

發熱極限定義為“插槽內”耗散。發熱極限為 ExpressCard/34 模塊 1.3W，ExpressCard/54 模塊 2.1W。ExpressCard 技術規定 PCI Express 必須采用活動狀態 L0 和活動狀態 L1 電源管理。活動狀態電源管理 （active state power management， ASPM） 支持極為積極的硬件發起電源管理功能性，超越了通過使用 PCI-PM 和 ACPI（高級配置與電源接口）軟件電源管理技術所能獲得的功能。

熱拔插功能性是 CardBus 和 USB 規范一個制定完善的部分，PCI Express 規范同樣提供了支持。ExpressCard 模塊用戶可以隨時安裝和拆下模塊，無需關閉主機。此外，PCI Express 和 USB 2.0 的自動檢測與配置功能允許主機系統無需使用外部插槽控制器即可支持 ExpressCard 技術。需要使用一個 ExpressCard 電源開關來控制到插槽的電源。

Windows XP 和 2000 未對 PCI 和 PCI Express 設備提供內在發現支持。但從 Windows Longhorn 開始，PCI Express 設備的移除和發現將像今天的 USB 設備那樣優雅無縫。

PX1011A PCI Express PHY 和 Spartan-3E FPGA

飛利浦半導體公司和賽靈思公司共同為新興的 ExpressCard 市場提供一種低成本可編程 PCI Express 解決方案。我們的解決方案通過飛利浦 PX1011A PCI Express PHY、賽靈思? Spartan?-3E FPGA 和賽靈思 LogiCORE? PCI Express IP 核，提供完全符合規范的 x1 PCI Express 端點。該解決方案憑借較低的功耗、先進的封裝、信號完整性和對 PCI Express 規范的完全符合，滿足了 ExpressCard 規范的要求。此外，該解決方案的可編程、可重配置結構，還使您能夠構建具有創新性的 ExpressCard 應用，如多功能卡或智能外設，并降低與元件庫存和合格鑒定與關的成本。 許多新興 ExpressCard 應用由于封裝、功耗、信號完整性或其他技術要求而無法使用現有半導體器件。與其等待制造出符合要求的芯片，不如使用我們的經過驗證的二片式可編程解決方案，它為您提供了一種低風險的、成本有效的替代選擇，具有較短的上市時間和較長的在市時間。最終產品的設計、測試和發運可在幾周之內完成——而且一旦出現未預見到的問題，您可以隨時升級或修復硬件。

飛利浦 PX1011A

飛利浦 PX1011A 是一款為與低成本 FPGA 一起使用而優化的 x1 2.5 Gbps PCI Express PHY 器件。它具有很小的封裝，可提供卓越的發射和接收性能，符合 PCI Express 規范 v1.0a 和 v1.1。PX1011A 可同時服務于 ExpressCard/34 和 ExpressCard/54 應用。PX1011A 具有以下支持 ExpressCard 應用的關鍵特性：

? 正常 L0 模式下的低功耗特性 （《300 mW），包括 I/O

? 小而薄的 81 腳封裝 （9 x 9 x 1.05 mm），僅占據 ExpressCard/34 模塊上可用面積的很小部分

? 支持活動狀態 L0 和 L1 模式

? 在可選的 L2 模式下，可以使用一個邊帶 WAKE# 信號作為 L2 電源模式的喚醒機制

賽靈思 Spartan-3E FPGA和 PCI Express IP 核

賽靈思 PCI Express IP 核是為 Spartan-3E FPGA 設計的，并具有較小的資源使用量。它實現了 PCI Express 規范定義的所有邏輯和事務層，例如對于 Spartan-3E500 器件來說，可剩余大約 50% 的設計資源。

Spartan-3E FPGA 使用 250 MHz PXPIPE 標準（基于 SSTL_2 I/O）與 PX1011A PHY 進行通信，并提供豐富的塊 RAM 資源，您可以使用這些資源實現發射和接收端緩沖器，以存儲事務層包。Spartan-3E500 FPGA 采用很小的球柵陣列封裝，符合 ExpressCard 規范的機械要求。PCI Express IP 核具有 ExpressCard 應用所要求的以下特性：

? 完全符合 PCI Express 基本規范 v1.1

? 每個方向 2.5 Gbps 帶寬

? 資源利用率

? 5，408-5，708 個 LUT

? 六個塊 RAM

? 3，920-4，017 個觸發器

? PCI/PCI Express 電源管理功能

? 活動狀態電源管理 （ASPM）

? 可編程電源管理 （PPM）

? 兼容目前的 PCI 軟件模型

這種組合式飛利浦/賽靈思 PCI Express 解決方案功耗低 （700-800 mW），因而同時適用于 ExpressCard/34 和 ExpressCard/54 應用。

此外，該聯合解決方案已于 2005 年 6 月成功完成由第 45 號 PCI-SIG 認證專題小組進行的 PCI Express 認證測試，并進入 PCI-SIG 集成商目錄。

使用飛利浦/賽靈思解決方案，應用可以充分利用由 PCI Express 帶來的 2.5 Gbps 高吞吐率優勢，同時享受可編程解決方案的靈活性。

DVB-T ExpressCard/34 演示設備

在 2006 年 1 月舉辦的消費電子展 （CES） 上，我們展出了世界上第一個可編程 ExpressCard 應用，該應用由飛利浦 PX1011A PCI Express PHY 與 PDD 2016 DVB-T 模塊，和賽靈思 Spartan-3E FPGA 與優化的賽靈思 PCI Express IP 核組成。

飛利浦 DVB-T ExpressCard/34 演示設備插在一臺筆記本計算機 ExpressCard 插槽內，接收來自一臺實況電視發射器的 DVB-T 信號。流式 TV 接收在筆記本計算機上顯示。

飛利浦 RF 解決方案選擇飛利浦/賽靈思聯合解決方案，將 MPEG 傳輸流轉換為 PCI Express 包（與主機處理器通信需要），其選擇基于以下優點：

? 與競爭解決方案相比，具有較低的總成本

? 能夠提供進一步產品增強等未來保護和跟上 ExpressCard 標準修改

? 提高了客戶產品間的重復利用性

結論

隨著 ExpressCard技術開始在筆記本計算機中流行，隨后將進入桌面計算機和其他基于 PC 的電器中，如媒體盒和 IP 機頂盒等。我們的飛利浦/賽靈思聯合 ExpressCard 解決方案提供了一種低成本、低功耗、可編程解決方案，可支持未來幾年內的眾多新興應用。

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