应用方案

基于ESM3354的16路串口+2路网口扩展方案    发布时间:2016-8-5 14:09:59    被阅览数:

  ESM3354是英创公司基于Cortex-A8的高性价比嵌入式主板产品,通过其ISA扩展总线,可方便的扩展多路通讯接口,以满足工业自动化领域的复杂应用。本文主要介绍通过ESM3354的ISA总线同时扩展16路串口和2路100M网口的应用方案。通过这样的扩展,整个系统的通讯接口配置如下:


接口资源通道数简要说明
 100M以太网接口4 独立网口,应工作在不同网段
 标准异步串口22

 COM1为USB虚拟串口

 COM2 – COM6为高速串口,3Mbps

 16扩展串口,最高波特率115200bps

 CAN总线接口2 ESM3354主板自带


  本扩展方案的主要电路构成如下图所示:


未标题-1_副本2.gif


  精简ISA总线接口

  ESM3354工控主板使用英创标准的ESMARC评估底板,其中CN21为精简ISA总线接口,扩展模块ETA728(2路网口)和2个ETA508(每个模块扩展8路串口)均直接连接到ISA总线。ISA总线的信号定义可从ESMARC EVB数据手册上得到如下:


ISA总线接口信号

CN21ISA总线接口信号

PIN#

PIN#

 RESET#,复位,低电平有效

12

 ISA_ADV#,地址锁存,低电平有效

 ISA_SD0,地址数据总线

34

 ISA_SD4,地址数据总线

 ISA_SD1,地址数据总线

56

 ISA_SD5,地址数据总线

 ISA_SD2,地址数据总线

78

 ISA_SD6,地址数据总线

 ISA_SD3,地址数据总线

910

 ISA_SD7,地址数据总线

 MSL#,模块选择

1112

 ISA_WE#,数据写,低电平有效

 GPIO9,中断IRQ4,上升沿有效

1314

 ISA_RD#,数据读,低电平有效

 GPIO8,中断IRQ3,上升沿有效

1516

 ISA_CS#,总线片选,低电平有效

 GPIO25,中断IRQ2,上升沿有效

1718

 +5V,电源输入

 GPIO24,中断IRQ1,上升沿有效

1920

 GND,公共地


  ISA_SD[0..7]为地址数据时分复用的双向总线信号,与控制信号ISA_CS#、ISA_ADV#、ISA_RD#和ISA_WE#配合,实现总线数据的读入和写出。具体的总线时序请参考ESM335x数据手册。4路中断请求信号IRQ1 – IRQ4分别由GPIO24、GPIO25、GPIO8、GPIO9来充当,均要求为上升沿有效的脉冲信号输入,将分别由扩展模块提供。


  8路串口扩展模块ETA508

  ETA508为8串口扩展模块,采用共享中断的结构,其中第一块ETA508使用IRQ1(GPIO24),第二块ETA508使用IRQ2(GPIO25)。ETA508扩展的8路串口为3线制串口。信号电平均为+3.3V LVTTL电平。有关这种模块详细的技术说明请参考它们的数据手册。模块通过其CN1插座与ESM3354的精简ISA总线相连,具体信号说明如下:


第一块ETA508接口信号

CN1第一块ETA508接口信号

PIN#

PIN#

 ISA_SD0

12

 ISA_SD1

 ISA_SD2

34

 ISA_SD3

 ISA_SD4

56

 ISA_SD5

 ISA_SD6

78

 ISA_SD7

 ISA_ADV#

910

 ISA_SD4

 ISA_SD5

1112

 ISA_SD6

 ISA_SD7

1314

 -

 5k电阻上拉或悬空

1516

 ISA_RD#

 ISA_WE#

1718

 RESET#

 ISA_CS#

1920

 IRQ1(GPIO24)


第二块ETA508接口信号

CN1第二块ETA508接口信号

PIN#

PIN#

 ISA_SD0

12

 ISA_SD1

 ISA_SD2

34

 ISA_SD3

 ISA_SD4

56

 ISA_SD5

 ISA_SD6

78

 ISA_SD7

 ISA_ADV#

910

 ISA_SD4

 ISA_SD5

1112

 ISA_SD6

 ISA_SD7

1314

 -

 接地

1516

 ISA_RD#

 ISA_WE#

1718

 RESET#

 ISA_CS#

1920

 IRQ2(GPIO25)


  由于ETA508都是从英创EM9X60产品线发展起来的,为了兼容两种产品线,ISA_SD4 – ISA_SD7这4条数据线在CN1中被重复放置了两次,在设计接口电路时,上述所列的信号均不能少。另ETA508模块的电源和地线是通过模块的CN2接口引入的。


  注意:

  (1)ESM3354的所有ISA接口信号均为3.3V LVTTL电平,且不是+5V兼容的,因此禁止把5V信号或电源接到ISA信号管脚上,否则会造成ESM3354主板的损坏!

  (2)由于ISA总线的速度较高,ETA508在PCB中的布局应尽可能靠近ESM3354总线接口所在位置,以保证总线信号的完整性。


  2路以太网口扩展模块ETA728

  ETA728为2路独立100M网口扩展模块,每路网络控制器是占用1路独立的中断。模块CN1与ISA总线的连接信号定义如下:


ETA728接口信号

CN21ETA728接口信号

PIN#

PIN#

 RESET#,复位,低电平有效

12

 ISA_ADV#,地址锁存,低电平有效

 ISA_SD0,地址数据总线

34

 ISA_SD4,地址数据总线

 ISA_SD1,地址数据总线

56

 ISA_SD5,地址数据总线

 ISA_SD2,地址数据总线

78

 ISA_SD6,地址数据总线

 ISA_SD3,地址数据总线

910

 ISA_SD7,地址数据总线

 -

1112

 ISA_WE#,数据写,低电平有效

 -

1314

 ISA_RD#,数据读,低电平有效

 -

1516

 ISA_CS#,总线片选,低电平有效

 GPIO25,中断IRQ2,上升沿有效

1718

 +5V,电源输入

 GPIO24,中断IRQ1,上升沿有效

1920

 GND,公共地


  应用程序对扩展接口的操作

  无论是在Linux平台,还是在WinCE平台,应用程序对扩展串口的操作,都是通过打开其对应的设备驱动文件来实现的,其具体的设备文件名如下:


CE平台设备名称

Linux平台设备名称扩展UART说明
“\$device\COM20”“/dev/ttyS7”第一块ETA508 UART0
“\$device\COM21”“/dev/ttyS8”第一块ETA508 UART1
“\$device\COM22”“/dev/ttyS9”第一块ETA508 UART2
“\$device\COM23”“/dev/ttyS10”第一块ETA508 UART3
“\$device\COM24”“/dev/ttyS11”第一块ETA508 UART4
“\$device\COM25”“/dev/ttyS12”第一块ETA508 UART5
“\$device\COM26”“/dev/ttyS13”第一块ETA508 UART6
“\$device\COM27”“/dev/ttyS14”第一块ETA508 UART7
“\$device\COM30”“/dev/ttyS15”第二块ETA508 UART0
“\$device\COM31”“/dev/ttyS16”第二块ETA508 UART1
“\$device\COM32”“/dev/ttyS17”第二块ETA508 UART2
“\$device\COM33”“/dev/ttyS18”第二块ETA508 UART3
“\$device\COM34”“/dev/ttyS19”第二块ETA508 UART4
“\$device\COM35”“/dev/ttyS20”第二块ETA508 UART5
“\$device\COM36”“/dev/ttyS21”第二块ETA508 UART6
“\$device\COM37”“/dev/ttyS22”第二块ETA508 UART7


  需要注意的是在WinCE平台,扩展串口号为COM20 – COM27和COM30 – COM37,与主板上的串口号(COM2 – COM6)并不连续,而Linux平台的设备节点名称是与主板串口节点连续命名的。打开串口后的操作,都可通过标准函数实现各个功能。


  尽管每路扩展串口的最高波特率均为115200bps,但考虑尽可能降低ISA总线的负载,建议把高波特率串口首先配置在主板的COM2 – COM6(CE平台)或ttyS1 – ttyS5(Linux平台),然后再在ETA508上部署。


  在应用程序设计中,需注意4路网口的名称:


网口序号

Linux平台名称CE平台名称
 第一路网口(主板自有)

eth0

CPSW3G1
 第二路网口(主板自有)eth1CPSW3G2
 第三路网口(ETA728扩展)eth2DM9K3
 第四路网口(ETA728扩展)eth3DM9K4


  串口驱动程序的加载

  ETA508的驱动程序已经包含在ESM3354的内核中,通过适当方式加载这个驱动,就可进行串口操作了。


  对Linux平台,驱动程序为eta503_serial.ko,存放在跟文件系统的/lib/modules/4.1.6路径下,用标准insmod命令即可实现加载。


  对CE平台,在启动系统后,telnet登录到CE的命令窗口,若要启动ETA508,则带参数执行eta503set.exe,其中若启动第一块ETA508,参数为8:


1.gif


  若要启动2块ETA508,则带参数为16。执行命令后重启系统,ETA508的驱动就会自动加载。应用程序就可操作扩展串口了。


  扩展网口驱动程序的加载

  ETA728的驱动程序已经包含在ESM3354的内核中,通过适当方式加载这个驱动,就可进行串口操作了。


  对Linux平台,驱动程序为eta728.ko,存放在跟文件系统的/lib/modules/4.1.6路径下,用标准insmod命令即可实现加载。


  对CE平台,在启动系统后,telnet登录到CE的命令窗口,若要启动ETA728,则带参数执行eta728set.exe,其中参数为3:


2.gif


  执行命令后重启系统,ETA728的驱动就会自动加载。应用程序就可操作扩展网口了。

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