基于ESM3354的ISA總線的16路串口和2路100M網(wǎng)口擴(kuò)展介紹

ESM3354是英創(chuàng)公司基于Cortex-A8的高性價比嵌入式主板產(chǎn)品，通過其ISA擴(kuò)展總線，可方便的擴(kuò)展多路通訊接口，以滿足工業(yè)自動化領(lǐng)域的復(fù)雜應(yīng)用。本文主要介紹通過ESM3354的ISA總線同時擴(kuò)展16路串口和2路100M網(wǎng)口的應(yīng)用方案。通過這樣的擴(kuò)展，整個系統(tǒng)的通訊接口配置如下：

本擴(kuò)展方案的主要電路構(gòu)成如下圖所示：

精簡ISA總線接口

ESM3354工控主板使用英創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)的ESMARC評估底板，其中CN21為精簡ISA總線接口，擴(kuò)展模塊ETA728（2路網(wǎng)口）和2個ETA508（每個模塊擴(kuò)展8路串口）均直接連接到ISA總線。ISA總線的信號定義可從ESMARC EVB數(shù)據(jù)手冊上得到如下：

ISA_SD[0..7]為地址數(shù)據(jù)時分復(fù)用的雙向總線信號，與控制信號ISA_CS#、ISA_ADV#、ISA_RD#和ISA_WE#配合，實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)的讀入和寫出。具體的總線時序請參考ESM335x數(shù)據(jù)手冊。4路中斷請求信號IRQ1 – IRQ4分別由GPIO24、GPIO25、GPIO8、GPIO9來充當(dāng)，均要求為上升沿有效的脈沖信號輸入，將分別由擴(kuò)展模塊提供。

8路串口擴(kuò)展模塊ETA508

ETA508為8串口擴(kuò)展模塊，采用共享中斷的結(jié)構(gòu)，其中第一塊ETA508使用IRQ1（GPIO24），第二塊ETA508使用IRQ2（GPIO25）。ETA508擴(kuò)展的8路串口為3線制串口。信號電平均為+3.3V LVTTL電平。有關(guān)這種模塊詳細(xì)的技術(shù)說明請參考它們的數(shù)據(jù)手冊。模塊通過其CN1插座與ESM3354的精簡ISA總線相連，具體信號說明如下：

由于ETA508都是從英創(chuàng)EM9X60產(chǎn)品線發(fā)展起來的，為了兼容兩種產(chǎn)品線，ISA_SD4 – ISA_SD7這4條數(shù)據(jù)線在CN1中被重復(fù)放置了兩次，在設(shè)計接口電路時，上述所列的信號均不能少。另ETA508模塊的電源和地線是通過模塊的CN2接口引入的。

注意：

（1）ESM3354的所有ISA接口信號均為3.3V LVTTL電平，且不是+5V兼容的，因此禁止把5V信號或電源接到ISA信號管腳上，否則會造成ESM3354主板的損壞！

（2）由于ISA總線的速度較高，ETA508在PCB中的布局應(yīng)盡可能靠近ESM3354總線接口所在位置，以保證總線信號的完整性。

2路以太網(wǎng)口擴(kuò)展模塊ETA728

ETA728為2路獨立100M網(wǎng)口擴(kuò)展模塊，每路網(wǎng)絡(luò)控制器是占用1路獨立的中斷。模塊CN1與ISA總線的連接信號定義如下：

應(yīng)用程序?qū)U(kuò)展接口的操作

無論是在Linux平臺，還是在WinCE平臺，應(yīng)用程序?qū)U(kuò)展串口的操作，都是通過打開其對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動文件來實現(xiàn)的，其具體的設(shè)備文件名如下：

需要注意的是在WinCE平臺，擴(kuò)展串口號為COM20 – COM27和COM30 – COM37，與主板上的串口號（COM2 – COM6）并不連續(xù)，而Linux平臺的設(shè)備節(jié)點名稱是與主板串口節(jié)點連續(xù)命名的。打開串口后的操作，都可通過標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)實現(xiàn)各個功能。

盡管每路擴(kuò)展串口的最高波特率均為115200bps，但考慮盡可能降低ISA總線的負(fù)載，建議把高波特率串口首先配置在主板的COM2 – COM6（CE平臺）或ttyS1 – ttyS5（Linux平臺），然后再在ETA508上部署。

在應(yīng)用程序設(shè)計中，需注意4路網(wǎng)口的名稱：

串口驅(qū)動程序的加載

ETA508的驅(qū)動程序已經(jīng)包含在ESM3354的內(nèi)核中，通過適當(dāng)方式加載這個驅(qū)動，就可進(jìn)行串口操作了。

對Linux平臺，驅(qū)動程序為eta503_serial.ko，存放在跟文件系統(tǒng)的/lib/modules/4.1.6路徑下，用標(biāo)準(zhǔn)insmod命令即可實現(xiàn)加載。

對CE平臺，在啟動系統(tǒng)后，telnet登錄到CE的命令窗口，若要啟動ETA508，則帶參數(shù)執(zhí)行eta503set.exe，其中若啟動第一塊ETA508，參數(shù)為8：

若要啟動2塊ETA508，則帶參數(shù)為16。執(zhí)行命令后重啟系統(tǒng)，ETA508的驅(qū)動就會自動加載。應(yīng)用程序就可操作擴(kuò)展串口了。

擴(kuò)展網(wǎng)口驅(qū)動程序的加載

ETA728的驅(qū)動程序已經(jīng)包含在ESM3354的內(nèi)核中，通過適當(dāng)方式加載這個驅(qū)動，就可進(jìn)行串口操作了。

對Linux平臺，驅(qū)動程序為eta728.ko，存放在跟文件系統(tǒng)的/lib/modules/4.1.6路徑下，用標(biāo)準(zhǔn)insmod命令即可實現(xiàn)加載。

對CE平臺，在啟動系統(tǒng)后，telnet登錄到CE的命令窗口，若要啟動ETA728，則帶參數(shù)執(zhí)行eta728set.exe，其中參數(shù)為3：

執(zhí)行命令后重啟系統(tǒng)，ETA728的驅(qū)動就會自動加載。應(yīng)用程序就可操作擴(kuò)展網(wǎng)口了。