首 页 公司简介 公司新闻 产品总览 技术天地 资料下载 应用方案 产品促销 产品导购 技术论坛 support@emtronix.com
应用方案
技术论坛
 

应用案例
 
精简ISA总线扩展应用
发布时间:2008-8-1 9:43:23  被阅览数: 次
 
        英创公司的嵌入式主板系列产品为了支持客户的各种应用扩展，所有的ARM9系列和X86系统的嵌入式主板均带有精简ISA扩展总线。ISA总线是PC机最经典的扩展总线（在嵌入式领域，通常以PC104总线的形式出现），在工业控制领域有着广泛的应用，以及深厚的应用基础。所谓精简ISA总线就是在保持通用ISA总线时序不变的前提下，仅保留常用的总线信号，以最大限度的减少总线总的信号数量，以适应模块的小型化。英创公司的精简ISA总线包括8位数据总线、5位地址总线（可扩展到13位）、片选控制线、读写控制线以及中断请求线。英创公司所提供的评估开发底板将这些信号线制定了一个接口标准，采用双排20芯 IDC插针，用户可利用精简ISA总线进行系统功能的扩展。
 
        在英创的精简ISA总线中，设置了2条独特的片选控制信号CS0#和CS1#，这样就省去了大量的高位地址总线。CS0#和CS1#为低电平有效的脉冲信号。在x86 CPU的嵌入式产品中，CS0#的片选区域为0x200 – 0x21F，而CS1#的片选区域为0x300 – 0x31F。在ARM9 CPU的产品中，应用程序通过专用的API函数来进行总线读写，读写函数支持选择CS0或CS1片选，而偏移量则直接表示SA0 – SA4的状态。
 
        以下是英创公司所提供的精简ISA扩展总线接口的信号定义：
 
信号名称及简要描述 精简ISA 信号名称及简要描述
PIN#
PIN#
RESET#，复位输出，低有效
 1 2
SA0，地址总线
SD0，数据总线，LSB
 3 4
SA1，地址总线
SD1，数据总线
 5 6
SA2，地址总线
SD2，数据总线
 7 8
SA3，地址总线
SD3，数据总线
 9 10
SA4，地址总线
SD4，数据总线
 11 12
WE#，写信号控制线，低有效
SD5，数据总线
 13 14
RD#，读信号控制线，低有效
SD6，数据总线
 15 16
CS1#，I/O片选线，低有效
SD7，数据总线，MSB
 17 18
VCC，电源输出
IRQ，中断请求，上升沿有效
 19 20
GND，公共地
 
总线时序图，以及和C语言、汇编指令之间的关系
 
        为了便于用户理解精简ISA总线接口如何进行编程，本节以x86指令为例，简单介绍C语言中的指令、用户操作的函数与总线的时序之间的关系。
 
        C语言端口输出函数：
 
        outportb ( 0x30a,  ub1 );
 
        上述C语言函数把字节变量ub1的内容写到总线地址为0x30A的寄存器，该寄存器对应的片选信号为CS1#，5位地址总线SA[4:0]在CS1#片选有效期间为5'b01010。
 
        对应的汇编指令为：
 
        mov  dx ,  30AH
        mov  al ,   byte ptr ub1         ;byte ptr ub1为变量ub1对应的存储器
        out   dx ,  al
       
        对应的总线写时序图为（本文中的总线周期均以ETR232i模块为例）：
 
 
IO输出指令产生的总线时序
 
        C语言端口输入函数：
 
        char ub1 = inportb ( 0x30a );
 
        上述C语言函数从总线地址为0x30A的寄存器读取一个字节存放到字节变量ub1中，该寄存器对应的片选信号为CS1#，5位地址总线SA[4:0]在CS1#片选有效期间为5'b01010。
 
        对应的汇编指令为：
 
                mov  dx ,  0x30a
                in    al ,   dx
                mov  byte ptr ub1,  al      ; byte ptr ub1为变量ub1对应的存储器
       
        对应的总线时序关系为：
 
 
IO输入指令产生的总线时序
 
        如果应用程序要读写一个16-bit的数据，即一个字时，在x86系统中，可以使用：
 
        unsigned int ui1 = inport(0x30a);         // 读16位数据
        outport(0x30a, ui1);                             // 写16位数据
 
        这样的C函数来一次性完成操作，在ISA总线上会自动生成两个8位数据的读写周期，分别访问低位字节和高位字节。在AD、DA的访问中经常会碰到这样的情形。
 
        对ARM9系统，应用只能通过两次调用总线读写函数分别处理16位数据的低位字节和高位字节：
 
        unsigned char ub1 =(unsigned char)(ui1 & 0xff);           // 获得低位字节。
        unsigned char ub2 =(unsigned char)((ui1 >> 8)& 0xff);// 获得高位字节。
        ui1 =((unsigned char)ub2 << 8)| ub1;               // 高低位字节合成16位数据
 
        在使用精简ISA总线进行扩展时，为了使总线的信号传输更加可靠，可将总线上的所有信号线加上RC网络以达到最佳的信号传输，同时，在高速的数据总线上，可以使用HCT245作一次驱动或是电平转换。如下图所示：
 
 
数据总线与HCT245的连接
 
 
 
控制信号线与地址线的连接，其中地址线只连接要使用的如图中则只使用了SA0与SA4
 
 
 
扩展应用
 
1、用精简ISA进行数据I/O扩展
 
        用户如果使用的I/O较多，英创提供的嵌入式主板上的数据I/O又不够使用要求，则用户可以使用精简ISA总线来进行扩展。仅使用3片简单的74逻辑器件，就可方便扩展出8路输入8路输出。英创公司的ETA716扩展模块就是按照这种方式来实现的。
 
 
用74逻辑器件扩展8路输入8路输出
 
        接口译码电路用一片74HCT139做完成。
 
        当应用程序执行读操作时：
 
        unsigned char ub1 = inportb ( 0x300 );  // 把外部状态读取并存放到ub1中
 
        74HCT245被译码信号RD300H#选通，外部的输入状态INPUT0 – INPUT7将呈现在数据总线SD0 – SD7上，CPU将在RD300H#的上升沿时刻把总线上的数据锁存到ub1。
 
        类似的，当应用程序执行写操作时：
 
        outportb ( 0x300 , ub1 );                      // 把1字节数据输出送到0x300端口
 
        CPU把ub1的数据送到ISA数据总线上，译码信号WE300H#变低有效，并在其上升沿时刻把总线上的数据锁存到74HCT273的8个寄存器中，74HCT273的8个寄存器的输出OUTPUT0 – OUTPUT7将保持不变，直至有新数据写入。当系统复位或上电启动时，低有效的复位信号RESET#将保证把74HCT273的输出清零。
 
2、用精简ISA总线进行A/D采集扩展（应用模块：ETA197）
 
        用户还可以通过精简ISA总线来扩展具有通用并行接口的A/D转换器，以实现简单的数据采集。以下是通过ISA总线连接MAX197的信号接法，由于MAX197只有12位数据宽度，这里使用SA0地址线来作为高、低字节数据的选择，正好形成了两个连续的地址，方便了inport()函数的操作，则在编写代码的过程中应注意使用inport()函数或使用inportb()函数分两次来读取数据。
 
 
精简ISA总线与MAX197的接口信号
 
        对MAX197进行AD转换的基本步骤为：
 
        1. 写控制字节，启动AD转换：outportb(0x300, CtrlByte);
        2. 延时15us；
        3. 读取转换数据：unsigned int ui1 = inport(0x300);
 
3、用精简ISA总线进行串口扩展（应用模块：ETA502）
 
        同样的，用户也可以使用精简ISA总线来扩展串口，如使用16C550芯片等。一片16C550需要占用8个I/O端口地址，所以，要使用到三条地址线，且这三条地址线最好是连续的地址线，以方便应用程序的开发与控制。 要注意的是，16C550的复位是高电平复位，而精简ISA总线上的复位信号是低信号复位有效，所以在使用时，要将ISA总线上的复位信号进行反向，再连接到16C550的复位上。如果要控制MODEM，则需要将16C550输出的信号经过RS232电平信号转换芯片的转换，再接一个DB9的接头，则构成了一个标准的RS232通讯接口。
 
 
精简ISA总线与16C550的信号连接
 
 
 
复位信号的反向处理
 
 
 
将16C550接口的TTL电平信号转换成RS232电平信号
 
 
        除了以上的应用以外，用户还可以利用英创的精简ISA总线，方便地完成其它多种功能模块的扩展，如10M/100M以太网口、CAN总线接口、USB主控模块、24位通用数字IO等等，英创公司也相应地提供了应用模块ETA719、ETA718、ETA701、ETA608 ETA724等供客户参考。

 
公司新闻
资料下载
站内搜索