一 : PC104总线测试规范

扩展：pc104总线接口规范 / pc104总线 / pc104总线定义

二 : pc104总线是什么

PC104是一种嵌入式的总线规范。提到PC/104(PC104)，我们就必须提及著名的ISA总线，因为这二者之间有着天然的联系。
1981年，美国IBM公司制造出了世界上第一台个人计算机——PC机，与此同时，IBM提出了PC总线（PC/XT总线），这是一种8位总线。1984年，提出PC/AT总线，这是一种16位总线。而为了开发与IBM PC 兼容的外围设备，行业内便逐渐确立了以IBM PC 总线规范为基础的ISA（工业标准架构：Industry Standard Architecture ）总线。1987年IEEE正式制订了ISA总线标准。
PC/104(PC104)是ISA(IEEE-996)标准的延伸。1992年PC/104(PC104)作为基本文件被采纳，叫做IEEE-P996.1兼容PC嵌入式模块标准。PC/104(PC104)是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线。IEEE-P996是ISA工业总线规范，IEEE协会将它定义IEEE-P996.1，PC/104(PC104)实质上就是一种紧凑型的IEEE-P996，其信号定义和PC/AT基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。其小型化的尺寸（90x96mm），极低的功耗（典型模块为1－2瓦）和堆栈的总线形式(决定了其高可靠性)，受到了众多从事嵌入式产品生产厂商的欢迎，在嵌入式系统领域逐渐流行开来。截止目前，全世界已有200多家厂商在生产和销售符合PC/104(PC104)规范的嵌入式板卡。
实际上，早在PC/104(PC104)规范诞生之前，1987年就产生了世界上第一块PC/104(PC104)板卡，由于其固有的优点，在国际上制订统一的规范之前，一直有许多厂商在生产类似的嵌入式板卡。到了1992年，由业界著名的RTD公司和AMPRO公司等12家从事嵌入式系统开发的厂商发起，组建了国际PC/104(PC104)协会，得到了全世界众多厂商纷纷响应，从此PC/104(PC104)技术的发展走上了康庄大道。1992年，Intel提出了PCI总线，将总线频率提高到了33MHZ。1997年2月PC/104(PC104)协会根据PC技术的发展形势，由其技术委员会牵头，主持制订了PC/104(PC104)+总线，2003年11月PC/104(PC104)协会技术委员会又制订了PCI-104总线。
从PC/104(PC104)技术的发展历史中可以看出，PC/104(PC104)来自于“群众”，来自于实践发展的需要，并且自身在随着PC技术的发展而不断地发展。从实践中来，有着众多厂商的支持，使得PC/104(PC104)技术具有天然的旺盛生命力。
后PC时代，嵌入式系统的发展风起云涌，波澜壮阔。在这一历史洪流中，众多的嵌入式系统规范争奇斗艳，各种嵌入式板卡令人眼花缭乱。但从目前PC/104(PC104)的号召力和众多的厂商支持来看，其在嵌入式领域举足轻重的地位还没有哪一种规范能够企及。我们相信，在国际PC/104(PC104)协会的带领下，PC/104(PC104)技术的发展前景必将无限光明。
PC/104是一种工业计算机总线标准。 PC/104有两个版本，8位和16位，分别与PC和PC/AT相对应。PC/104PLUS则与PCI总线相对应。
一、IEEE-996标准的延伸
第一块PC104产生于1987年，但严格意义的规范说明在1992年才公布，从那以后，对PC104感兴趣的人越来越多，当时就有125个厂家引进PC104规范生产PC104兼容产品。像原来的PC总线一样，PC104一直是以一个非法定标准在执行，而不是委员会设计制定的。
1992年IEEE开始着手为PC和PC/AT总线制定一个精简的IEEEP996标准（草稿），PC104作为基本文件被采纳，叫做IEEEP996.1兼容PC嵌入式模块标准。
可见，PC104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线。我们知道IEEE-P996是PC和PC/AT工业总线规范，IEEE协会将它定义IEEE-P996.1，很明显PC104实质上就是一种紧凑型的IEEE-P996，其信号定义和PC/AT基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。
PC104与普通PC总线控制系统的主要不同是：
1、小尺寸结构：标准模块的机械尺寸是3.6X3.8英寸，即96X90mm
2、堆栈式连接：去掉总线背板和插板滑道，总线以“针”和“孔”形式层叠连接，即PC104总线模块之间总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬和相连，这种层叠封装有极好的抗震性。
3、轻松总线驱动：减少元件数量和电源消耗，4mA总线驱动即可使模块正常工作，，每个模块1-2瓦能耗。
PC104的基本尺寸（8位）
二、有二个方法使用PC/104模块：
虽然PC/104模块的扩展和应用是灵活的,但我们建议还是二种基本方法在您设计的嵌入系统中使用PC104:
独立的模块堆栈：象在图2上显示的一样,PC/104模块是自我堆栈式。这方式中，模块是被用作全兼容的总线底板,但是不需要背板板和或插槽叠成的。每个模块留出0.6英寸间距。
模块自我堆栈
作为元件应用：另外一个方法使用PC/104模块是在图3显示的一样.在这方式下,模块作为用一个高度集成元件，插入一个定制的母板上，母板上包含有应用接口和总线逻辑，它的自我堆栈方式，可在一个位置上安装几个模块。这种方式允许在系统调试或者测试时，临时更换模块，同时有利于我们将来的产品升级或者更换选件。
作为高度集成的元件使用
三、PC104和PC104PLUS
PC104有两个版本，8位和16位，分别与PC和PC/AT相对应。PC104PLUS则与PCI总线相对应，在PC104总线的两个版本中，8位PC104共有64个总线管脚，单列双排插针和插孔，P1：64针，P2：40针，合计104个总线信号，PC104因此得名。当8位模块和16位模块连接时，16位模块必须在8位模块得下面（见附图2）。P2总线连结在8-位元模块中是可选的，这样让这些模块无论何处都可在堆栈中使用。
PC104PLUS是专为PCI总线设计的，可以连接高速外接设备。PC104PLUS在硬件上通过一个3X40即120孔插座，PC104PLUS包括了PCI规范2.1版要求的所有信号。为了向下兼容，PC104PLUS保持了PC104的所有特性。
PC104PLUS与PC104相比有以下3个特点：
1．相对PC/104连接，增加了第三个连结接口支持PCIbus.
2．改变了组件高度的需求，增加模块的柔韧性.
3．加入了控制逻辑单元，以满足高速度bus的需求.
关于PC104PLUS总线与PCI总线规范的不同：
1．PC104PLUS是用120针2mm孔堆栈插座连接，而32位PCI总线用124针插槽连接
2．120针的PCI不支持64位扩展，和JTAG,PRSNT或 CLKRUN 信号.
PC104PLUS规范包含了两种总线标准：ISA和PCI，所以向其他PC机一样，可以双总线并存。
由于PC104的管脚定义与ISA、PCI的规范完全兼容，所以公司在产品内部用PC/104模块时，也可以应自己的需要设计生产更多的专业应用PC/104模块种类。可以相信，嵌入式PC对目前的工业控制计算机体系产生了积极的影响，而且将在许多应用领域形成主流格局。
四、PC104产品
目前，国内开发PC104产品的厂家较多，但在品种和性价上都较为突出的是研祥智能科技股份有限公司。研祥做为国内工控界及嵌入式领域内的领头性企业，其开发的PC104产品不仅可选种类较多，而且性能及稳定性都广受好评。现列两款PC104产品供大家参考
104-1541CLDN：
104-1541CLDN是国内第一款在96mm×90mm尺寸上开发的全功能嵌入式工业主板，在这款仅PC/104太小的嵌入式单板电脑上集成了低功耗GX1CPU、CRT/LCD控制、10/100Mbps网络接口、CompactFlash电子盘接口、IDE、FDD、二串一并、二个USB、IrDA红外接口、256级看门狗定时器，供扩充的PC/104接口。
主板采用超低功耗BGA封装CPU芯片,超宽工作范围-20℃~65℃，低温工作性能优良、高温彻底解决了由于风扇可靠性低引起的系统故障;板上的LCD接口可支持TFTLCD屏,分辨率从640×480、800×600到1024×768。
104-1541CLDN以其超强的功能, 宽温工作性能,可广泛应用于军事装备、信息家电、仪器仪表、多媒体查询、智能产品各种嵌入式领域。
104-1371CLDN：
104-1371CLDN是一块基于Ali M6117C (System On Chip)芯片的低功耗嵌入式电脑。使用与INTEL 386SX核心兼容处理器，板载最高4MB的EDO DRAM，板上集成LCD/CRT图形控制器及10M以太网控制器,采用标准PC/104结构。有Compactflash接口、IDE接口、FDD接口、两串一并、30.5us--512s可编程看门狗定时器、PS2 键盘和鼠标。
104-1371CLDN采用低功耗 CPU芯片，在-20℃--60℃工作范围内无需风扇，内置高性能的CRT/LCD图形控制芯片F65545，可广泛支持各种常用TFT/DSTN/MONOLCD屏。104-1371CLDN可广泛应用于医疗仪器、仪器仪表、智能产品等各种嵌入式领域。

三 : PC104总线测试规范

四 : PC104总线

PC104总线

PC/104总线是嵌入式PC机所用的总线标准.有两个总线插头.其中P1 有64个引脚, P2 有40个引脚 共有104个引脚,这也是PC/104 名称的由来.PC104有两个版本，8位和16位，分别与PC和PC/AT相对应。PC104PLUS 则与PCI总线相对应.

PC/104模块本质上就是尺寸缩小为3.8英寸 3.9英寸的ISA总线板卡。它的总线与ISA 在IEEE-P996中定义基本相同。具有16位数据宽度，最高工作频率为8MHz数据传输速率达到8MB/s，地址线24 条，可寻访16M字节地址单元。 所有PC/104总线信号定义和功能与它们在ISA总线相应部分是完全相同的。104根线分为 5类：地址线，数据线 ，控制线， 时钟线，电源线 。简要介绍如下 ：

(1)地址线

SA0～SA19 和 LA17～LA23

SA0～SA19是可锁存的地址信号, LA17～LA23是非锁存信号 由于没有锁存延迟 因而给外设插板提供了一条快捷途径。SA0～SA19加上LA17～LA23可实现 16MB 空间寻址（其中 SA17～SA19 和 LA17～LA19 是重复的）

(2)数据线

数据线 SD0～SD7 和 SD8～SD15 其中 SD0～SD7 位为低 8位数据，SD8～SD15 为高 8 位数据

(3)控制线

AEN： 地址允许信号， 输出线， 高电平有效。ＡEN＝１，表明处于 DMA控制周期；AEN＝0，表示非 DMA 周期。此信号用来在DMA 期间禁止 I/O端口的地址译码。

BALE：允许地址锁存，输出线。这信号由总线控制器 8288 提供，作为 CPU 地址的有效标志 。当 BALE为高电平时 将 SA0～SA19 接到系统总线。 其下降沿用来锁存 SA0～SA19

- 1 -

IOR：I/O 读命令，输出线 ，低电平有效。 用来把选中的 I/O设备的数据读到数据总线上 ，在 CPU启动的周期通过地址线选择I/O。在DMA 周期，I/O设备由 DACK选择

IOW：I/O 写命令，输出线 ，低电平有效 ，用来把数据总线上的数据写入被选中的 I/O 端口

SMEMR和SMEMW：存储器读／写命令 ，低电平有效， 用于对SA0～SA19 这 20位地址寻址的 1MB 内存的读／写操作

MEMR和MEMW：低电平有效 ，存储器读／写命令， 用于对 24 位地址线全部存储空间读／写操作

MEMCS16 和I/OCS16： 它们是存储器 16位片选信号和I/O 16位片选信号 ，分别指明当前数据传送是16 位存储器周期和16 位 I/O 周期

SBHE：总线高字节允许信号，该信号有效时表示数据总线上传，送的是高位字节数据

IRQ3～IRQ7 ,IRQ9 ,IRQ10～IRQ15 用于作为来自外部设备的中断请求输入线 分别连在主片 8259A 和从片8259A中断控制器的输入端 。其中IRQ13 留给数据协处理器使用， 不在总线上出现。这些中断请求线都是边沿（ 上跳边） 触发， 三态门驱动器驱动。 优先级排队是：IRQ0 最高 ，依次为 IRQ1，IRQ8～IRQ15， 然后是 IRQ3～IRQ7

DRQ0～DRQ3 和 DRQ5～DRQ7 来自外部设备的 DMA请求输入线 高 电平有效 ，分别连在主片 8237A 和从片 8237A。DMA控制器输入端 DRQ0优先级最高， DRQ7 最低， DRQ4 用于级联， 在总线上不出现

DACK0 ~ DACK3和DACK5 ~ DACK7：DMA 回答信号， 低电平有效。有效时 表示DMA 请求，被接受 DMA控制器占用总线 ，进入 DMA周期

T/C：DMA终末／记数结束 输出线 该信号是一个正脉冲 表明DMA 传送的数据已达到其程序预置的字节数 ，用来结束一次DMA数据块传送

MASTER：输出信号，低电平有效 ，它由要求占用总线的有主控能力的外设卡驱动 ，并与 DRQ 一起使用 ，外设的 DRQ得到确认 DACK有效后 才使MASTER 有效 ，从此该设备保持对总线的控制直到MASTER 无效

- 2 -

RESETDRV： 系统复位信号， 输出线， 高电平有效 ，此信号在系统电源接通时为高电平 ，当所有电平都达到规定以后变低，即上电复位时有效， 用它来复位和初始化接口和 I/O设备

IOCHCHK：I/O通道检查 ，输出线 ，低电平有效 ，当它变为低电平时， 表明接口插件的 I/O 通道出现了错误 ，它将产生一次不可屏蔽中断

I/O CHDRY：I/O通道就绪 ，输入线 ，高电平表示 就绪。 该信号线可供低速 I/O 设备或存储器请求延长总线周期之用。当低速设备在被选中， 且收到读或写命令时将此线电平拉低 ，表示未就绪 以便在总线周期中加入等待状态。 TW 但最多不能超过 10个时钟周期

REFRESH：刷新信号为了防止在内存刷新周期内产生不必要的中断。ISA提供该刷新信号 防止中断发生

KEY：钥匙位

ENDXFR：零等待状态信号，输入线， 该信号为高电平时 ，无需插入等待周期

SYSCLK：系统时钟

OSC：主振信号输出

除了以上信号外， 还有电源正负12 V、正负 5V ，地线 GND 等。

我们知道IEEE-P996是PC和PC/AT工业总线规范，IEEE协会将它定义IEEE-P996.1，很明显PC104实质上就是一种紧凑型的IEEE-P996，其信号定义与PC/AT相同，但电气和机械规范却完全不同:

a. 自堆栈总线，省掉了昂贵的底板

b.针孔总线连接器，提高了可靠性

c.减小了总线驱动电流，降低了功耗和电路的驱动要求

至于16位的PC/104总线比ISA的信号线多6根(104&98),都是地线.

- 3 -

本文标题：pc104总线-PC104总线测试规范
本文地址： http://www.61k.com/1140736.html