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轉換精簡ISA總線為16bit總線接口

 2020-11-6 17:29:13     作者:Emtronix    

  為了減少精簡ISA總線的信號管腳數量,英創工控主板(ESM335x、ESM7000、ESM6802等)的精簡ISA總線采取了地址數據時分復用的方式,總線的寬度為8-bit,總線周期在200ns內,這樣支持10MB/s的數據率。在客戶的某些應用場合,總線接口是獨立的地址總線和數據總線,總線寬度則為16-bit。為了支持客戶已有設計保持不變,需要把精簡ISA總線轉換為16-bit的總線格式,本文將介紹相應的轉換電路及對應的操作代碼。


  轉換的基本思路是使用兩個寄存器做地址寄存器,提供16-bit的地址總線,另外再使用兩個寄存器作為數據寄存器。軟件對轉換過程的數據緩存是完全透明的。


轉換電路


  在下面的電路中,精簡ISA總線的地址A0高低分別表示16-bit地址或數據的高位字節和低位字節,譯碼信號為BHE;而精簡ISA總線的地址A1的高低分別表示16-bit數據讀寫周期和16-bit地址寫周期,譯碼信號為D_A_FLG。


  采用74‘s系列經典器件來實現總線的轉換,可幫組理解轉換的技術要點。在實際應用中,把這部分電路用FPGA或CPLD來實現會更加簡便。


  電路圖中信號名稱帶“#”或“_B”后綴的,表示信號是低電平有效。


轉換精簡ISA總線為16bit總線接口.png


  放大各個部分電路。


  譯碼部分:


轉換精簡ISA總線為16bit總線接口.png


  延時展寬部分。在FPGA或CPLD中,也可采用其它電路獲得更好的效果:


轉換精簡ISA總線為16bit總線接口.png


  總線多路切換:


轉換精簡ISA總線為16bit總線接口.png


  上面的電路導出的16bit接口信號包括:

  ● BUS16_A[0..15]:16-bit地址總線;總線周期時有效,非總線周期保持原狀態。

  ● BUS16_D[0..15]:雙向16-bit數據總線;總線周期時有效,非總線周期為高阻態。

  ● BUS16_RD_B:讀脈沖,低電平有效。

  ● BUS16_WE_B:寫脈沖,低電平有效,上升沿鎖存總線數據。


代碼實例


  在WEC7平臺ESM335x上的ISA總線操作函數如下:


// open "ISA1:"
HANDLE  hISA = CreateFile(_T("ISA1:"),                         // name of device
                            GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,         // desired access
                            FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,      // sharing mode
                            NULL,                                                      // security attributes
                            OPEN_EXISTING,                                    // creation disposition
                            FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS,                    // flags/attributes
                            NULL);


// open "ISA1:"
HANDLE  hISA = CreateFile(_T("ISA1:"),                         // name of device
                            GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,         // desired access
                            FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,      // sharing mode
                            NULL,                                                      // security attributes
                            OPEN_EXISTING,                                    // creation disposition
                            FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS,                    // flags/attributes
                            NULL);


  打開設備文件獲得HANDLE后,就可以對總線進行讀寫操作了。


// convert ISA to 16-bit width for both address and data
#define BUS16_ADDR_REG_INDEX             ((DWORD)0) // ISA_A1 = 0: address registers
#define BUS16_DATA_REG_INDEX              ((DWORD)2) // ISA_A1 = 1: data register
 
BOOL Isa_Read16(HANDLE hISA, WORD wPortOffset, WORD* pBuf)
{
       DWORD dwValue;
       DWORD dwNbBytesReturn = 0;
 
       // write 16-bit address
       dwValue = (BUS16_ADDR_REG_INDEX << 16) | wPortOffset;
       WriteFile(hISA, &dwValue, sizeof(DWORD), &dwNbBytesReturn, NULL);
 
       // read 16-bit data
       *pBuf = (WORD)(BUS16_DATA_REG_INDEX & 0xFE);
       ReadFile(hISA, pBuf, sizeof(WORD), &dwNbBytesReturn, NULL);
 
       return TRUE;
}
 
BOOL Isa_Write16(HANDLE hISA, WORD wPortOffset, WORD wValue)
{
       DWORD dwValue;
       DWORD dwNbBytesReturn = 0;
 
       // write 16-bit address
       dwValue = (BUS16_ADDR_REG_INDEX << 16) | wPortOffset;
       WriteFile(hISA, &dwValue, sizeof(DWORD), &dwNbBytesReturn, NULL);
 
       // write 16-bit data
       dwValue = (BUS16_DATA_REG_INDEX << 16) | wValue;
       WriteFile(hISA, &dwValue, sizeof(DWORD), &dwNbBytesReturn, NULL);
 
       return TRUE;
}


  以上代碼也可在ESM7000 WEC7平臺上使用。在Linux平臺,客戶可編寫類似的代碼,也可請英創的技術編寫相應的代碼。