英创信息技术EM9287的扩展总线及应用介绍

EM9287是英创公司新近推出的，专门针对网络通讯应用的工控主板产品，通讯接口方面以独立双以太网口、双CAN接口以及7路标准串口为特色。若客户应用有HMI的需求，通常可选择预装Windows CE6.0操作系统的主板产品，另一方面，若不需要图形显示功能的，选择预装Linux-3.9.7操作系统的EM9287，则更能发挥其网络通讯的能力。进一步的，EM9287可把未使用的LCD显示接口转换成16-bit的精简ISA扩展总线，作为主板与客户专用电路单元的数据传输通道。EM9287的精简ISA总线的数据传输速度最高可达8MB/s，可满足绝大多数用户扩展电路的数据传输需求。本文以下部分，主要介绍EM9287的精简ISA总线的技术特性，以及在Linux环境下，应用程序实现ISA总线数据读写的方法。

EM9287主板上共有4组接口排针，分别命名为CN1 – CN4，如下图所示：

EM9287的CN1 – CN4所在位置示意图

其中的CN4即为精简ISA总线的接口排针。由于LCD显示被作为了EM9287的标准配置，因此一般情况下，EM9287只焊了CN3插座，没有焊CN4的插针。若客户要求所购的EM9287支持精简ISA总线，则需要在购买时特别申明此需求。注意，支持精简ISA总线的EM9287主板，不再焊接CN3插座，而是带有CN4双排插针。与CN1和CN2不一样，CN4为2mm间距的双排插针。

CN4上个插针的信号定义如下表：

信号名称及简要描述	CN4	信号名称及简要描述
PIN#	PIN#
NC	1	2	ISA_CS#，ISA总线片选信号
ISA_RD#，ISA总线读信号	3	4	ISA_WE#，ISA总线写信号
ISA_A0，ISA地址总线	5	6	ISA_A1，ISA地址总线
ISA_A2，ISA地址总线	7	8	ISA_A3，ISA地址总线
ISA_A4，ISA地址总线	9	10	ISA_A5，ISA地址总线
ISA_A6，ISA地址总线	11	12	ISA_A7，ISA地址总线
ISA_D0，ISA数据总线（LSB）	13	14	ISA_D1，ISA数据总线
ISA_D2，ISA数据总线	15	16	ISA_D3，ISA数据总线
ISA_D4，ISA数据总线	17	18	ISA_D5，ISA数据总线
ISA_D6，ISA数据总线	19	20	ISA_D7，ISA数据总线
ISA_D8，ISA数据总线	21	22	ISA_D9，ISA数据总线
ISA_D10，ISA数据总线	23	24	ISA_D11，ISA数据总线
ISA_D12，ISA数据总线	25	26	ISA_D13，ISA数据总线
ISA_D14，ISA数据总线	27	28	ISA_D15，ISA数据总线（MSB）
GND	29	30	GND
3.3V 电源输出	31	32	3.3V 电源输出

所有接口信号的电平均为3.3V TTL。EM9287的精简ISA总线支持双向16-bit数据总线，8位地址总线，以及3条控制总线。3条总线控制信号（片选、读脉冲、写脉冲）均为低电平有效。单数据读写的总线周期为360ns，而多数据读写的总线则只有240ns，可保证每秒8M字节的数据吞吐能力。精简ISA总线的典型总线时序如下：

单数据写时序

单数据读时序

数据块写时序

数据块读时序

精简ISA总线驱动的设备节点为“/dev/em9287_isa”，通过标准的文件open函数打开：

int fd; 
        fd = open('/dev/em9287_isa', O_RDWR);

EM9287精简ISA总线的地址范围为0 – 255。为了简化应用程序，避免使用ioctl专用定义，总线地址通过标准函数lseek来设置：

unsigned int offset;
        //设置地址到offset
        lseek(fd, offset, SEEK_SET);

总线读写的数据尽管只有16位，但驱动程序要求的数据类型为32位格式，具体可选unsigned int或u32。32位变量中的低16位为真正的总线数据，高16位无意义。调用函数write将启动总线写，调用函数read将启动总线读。

写操作的基本调用形式为：
        int rc; 
        unsigned int buf[]; //数据buffer
        unsigned int len; //实际写的数据长度

        //准备需要写出的数据....
        rc = write(fd, buf, len * sizeof(unsigned int));

相应地，读操作的基本调用形式为：
        rc = read(fd, buf, len * sizeof(unsigned int));
        //处理在buf的读取数据....

读写数据的长度至少为1，最长不能超过16K（16384）。在进行数据块读写时，需要注意，16K数据的读或写将耗时4ms，而Linux分给每个线程的时间片最长只有10ms。一般情况下，为了保证系统的及时响应，每个线程运行的时间都不宜过长。