當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入嵌入式系統(tǒng)全面應(yīng)用時(shí)代，基于arm處理器和嵌入式linux的嵌入式系統(tǒng)以其設(shè)計(jì)靈活、軟硬件可裁剪、性能優(yōu)越、成本低等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，倍受設(shè)計(jì)者和使用者青睞。

　　其在低功耗、低成本應(yīng)用領(lǐng)域確立了其市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位;同時(shí)隨著x86架構(gòu)的不斷成熟和x86處理器的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，人們逐步開(kāi)始認(rèn)識(shí)到其本身架構(gòu)的限制，在工業(yè)控制領(lǐng)域嵌入式arm處理器將有望取代傳統(tǒng)的x86處理器。
　　
　　pci04總線是一種近年來(lái)在國(guó)際上廣泛流行的專門為嵌入式系統(tǒng)而定義的工業(yè)控制總線，被ieee協(xié)會(huì)定義為ieee-p996，該系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、車輛導(dǎo)航、工程控制等各種領(lǐng)域。由于pc或pc/at的主板和擴(kuò)展卡的尺寸及功耗標(biāo)準(zhǔn)都太大，。isa總線不能滿足嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展的需要。pc/104作為從。isa總線轉(zhuǎn)變而來(lái)的接口總線，主要是為了適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的需要，但是這種早期的總線結(jié)構(gòu)是建立在intel的x86架構(gòu)之上的，在arm體系結(jié)構(gòu)下，還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以提供對(duì)pc/104總線的支持，因?yàn)閍rm在體系架構(gòu)、總線時(shí)序、電氣性能等方面和x86都有很大的區(qū)別。本文將提出一種在arm處理器上支持pc/104總線的解決方案。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的工作原理：pc/104總線上的1/o和memory各16 mb空間用ngcs2和ngcs3選通，分別映射到的s3c24lo存儲(chǔ)空間bank2和bank3的rom/sram上。由于s3c24：10和cpld在電平模式、制造工藝上都和pc/104總線標(biāo)準(zhǔn)有差異，故選用器件74lvhl62245做3.3～5 v電平轉(zhuǎn)換器buffer的方式來(lái)調(diào)整電氣特性，進(jìn)行ttl電平和lvttl電平的轉(zhuǎn)換，并增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。pc/104總線上的8個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)irq[3：11]經(jīng)bairer直接連接到s3c：2410的eint[o：7];將s3c2410地址線saddr[1：23]通過(guò)buffer直接連接到pc/104總線的addr[1：19]和laddr[17：23]，.addr0由控制器給出，當(dāng)總線為8位數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有效。由于復(fù)雜可編程器件cpld的集成度高，與專用集成電路相比，具有設(shè)計(jì)靈活、開(kāi)發(fā)周期短、設(shè)計(jì)制造成本低、大大節(jié)省了硬件資源優(yōu)點(diǎn)，可選用他來(lái)做pc/104總線的控制器，主要是完成s3c2410讀寫(xiě)時(shí)序向pc/104總線讀寫(xiě)時(shí)序的轉(zhuǎn)換，對(duì)輸入控制信號(hào)譯碼，提供pc/104總線和s3c2410處理器的控制信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生pc/104所需要的時(shí)鐘信號(hào)。s3c2410數(shù)據(jù)總線d[o：15]經(jīng)cpld輸出到buffer(buffer上的數(shù)據(jù)傳輸方向由控制信號(hào)data dir控制)，連接到pc/104的數(shù)據(jù)總線上。因此總線控制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是保證控制器cpld的時(shí)序的正確。

　　2 pc/104總線控制器的實(shí)現(xiàn)

　　2.1 pc/104總線簡(jiǎn)介

　　pc/104模塊具有獨(dú)特的堆疊式總線擴(kuò)展方式、體積小、功耗低、可靠性高等特點(diǎn)，由j1/p1，64針單列雙排插針或插孔，和j2/p2，40針單列雙排插針或插孔組成，總共104根總線信號(hào)，pci04因此得名;標(biāo)準(zhǔn)模塊的機(jī)械尺寸是3.6x3.8 in，即96x90 lnln。當(dāng)總線工作在16位的數(shù)據(jù)模式下，兒/p1和j2/p2引腳的信號(hào)都應(yīng)有效，在8位數(shù)據(jù)模式下，只有j1/p1引腳信號(hào)有效，j2/p2上的信號(hào)無(wú)效。104個(gè)引腳的組成：20根地址線;7根鎖存地址線;16根數(shù)據(jù)線;11個(gè)中斷請(qǐng)求;32根控制線;14跟地和電源線;2個(gè)key;1個(gè)8 mhz的bclk和1個(gè)14 mhz的osc;總線的工作電壓為5 v。pc/104總線的i/o讀寫(xiě)時(shí)序如圖2所示。

　　2.2 arm$3c2410處理器簡(jiǎn)介

　　s3c2410是韓國(guó)三星電子公司的一款基入arm920t內(nèi)核的16/32位risc嵌入式處理器，主要面向手持設(shè)備及高性價(jià)比、低功耗的應(yīng)用，最高工作頻率為203 mi-iz。arm920t核由arm920tdmi、存儲(chǔ)管理單元(mmu)和高速緩存3部分組成。其中mmu可以管理虛擬內(nèi)存，高速緩存由獨(dú)立的16 kb地址和16 kb數(shù)據(jù)高速cache組成，他支持嵌入式linux，windows ce等嵌入式操作系統(tǒng)。s3c2410將系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分成8組(bank)，每組的大小為128 m，共1 g。bank0～bank5的開(kāi)始地址固定，用于rom/srem。bank7的開(kāi)始地址是bank6的結(jié)束地址，靈活可變，其主要用于rom/sram/sdram。s3c2410采用ngcs[7：0]8個(gè)通用的片選信號(hào)來(lái)選則這些組。

　　2.3 pc/104總線控制器的設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用。xilinx公司xc95144xl的cpld，共144個(gè)引腳，其中可編程的引腳數(shù)117個(gè)，滿足pc/104總線控制器上輸入輸出控制信號(hào)數(shù)目的要求;器件正常工作電壓3.3 v，i/o端口的負(fù)載電流可達(dá)24 ma，延遲時(shí)間tpd=5 ns，工作頻率f=178 mhz，可與s3c2410的ahb總線的時(shí)鐘頻率hclk匹配。vhdl是電子設(shè)計(jì)的主流硬件描述語(yǔ)言，具有很強(qiáng)的電路描述和建模的能力，從而大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)的效率和可靠性，并在語(yǔ)言的易讀性和層次化結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面，表現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用潛力。max+plusⅱ界面友好，使用便捷。因此選擇用vhdl語(yǔ)言編寫(xiě)有限狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)pc/104總線控制器，通過(guò)max+p1usⅱ開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行邏輯波形驗(yàn)證。

　　2.3.1 控制器內(nèi)部狀態(tài)

　　在pc/104總線的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是總線控制器的實(shí)現(xiàn)，能否完成pc/104總線驅(qū)動(dòng)，關(guān)鍵在于控制器能否正常運(yùn)行。pc/104總線控制器的工