ISA总线与高速数据采集卡的接口技术

系统ISA接口实现原理钧天科技有限公司版权所有侵权必究目录上框ISA接口的具体实现：(AUX侧) (4)上框ISA接口的具体实现：(单板侧) (5)下框ISA接口的具体实现：(TSI侧) (6)下框ISA接口的具体实现：(单板侧) (6)8930系统的ISA总线按照上下框分了两路，上框由AUX出，下框由主备TSI分别出主备ISA总线。

上下框的ISA总线原理一样，所不同的是下框ISA总线有主备，各线路板的ISA接口需要进行选择。

上框ISA接口的具体实现：(AUX侧)AUX上面的数据，地址总线由850小系统扣板而来，到上框各单板的片选信号由AUX扣板的高位地址A[24:21]经FPGA译码而得，读写信号直接由850小系统扣板而来24位地址用CPU输出的读写信号MR/W控制245的数据方向，用/CS_OUTA信号控制245的通断。

MR/W:MR/W由扣板的CPU经过244直接输出MR/W为高时，AUX读上框各单板的数据，245数据由背板到AUXMR/W为低时，AUX写上框各单板的数据，245数据由AUX到背板/CS_OUTA:/CS_OUTA由AUX输出的到各单板的片选信号在逻辑里或门输出/CS_OUTA为高时，245关断，/CS_OUTA为低时，245打开请看原理图。

地址线不经过任何控制，仅由244隔离，直接输出到背板。

上框ISA接口的具体实现：(单板侧)在8930系统中，通过244，245把背板ISA总线和单板ISA总线进行隔离，通过CPLD管脚输出2个信号/OE_ADDR_A, /OE_DATA_A控制244，245的通断。

这2个OE信号在单板进行上拉.单板ISA总线能进行工作条件：（由245的/OE管脚控制）1. 扣板不在位2. 该槽位的片选信号有效在CPLD检测到扣板不在位或片选信号有效时，打开245的\OE门。

各单板还用DIR_DA TA_A信号控制ISA数据总线的流向DIR_DATA_A由背板WR信号决定：(可以不经过CPLD，直接把由母板过来的W/R信号连接到245的DIR管脚。

基于ISA总线的高速同步数据采集系统设计作者：武汉大学电力工程系（430072）李涛张承学胡志坚来源：《电子技术应用》摘要：一种基于ISA总线的高速同步数据采集扩展卡，讨论了经合理的逻辑控制以协调高速A/D转换与快速存储操作的总线接口技术，以及用极少的PC机I/O口地址资源实现数据的快速交换的方法。

应用表明，其高速的数据采集、灵活的双向数据交换能力及数据的同步性，可广泛用于信号测量的各种领域。

关键词：高速数据采集 ISA总线接口随着大规模集成的电路的飞速发展，PC机性能不断提高。

在PC机扩展槽中嵌入以高性能微处理器为核心的智能型功能卡，可以组成综合性能极佳的分布式控制系统。

这种结构方式可充分利用微处理器的控制功能、PC机的快速数据处理能力，以及多任务工作方式等特点。

对于这种分布式控制系统，主机要频敏接收到来自扩展卡从机所采集的数据、工作状态等信息；向从机发送控制命令或处理数据等。

这种主、从机之间的通讯，根据应用条件的不同有多种方式。

但在数据传输速度较高、数据量较大且需经常交换信息的场合，采用双口共享RAM 缓冲区方式是最合适的。

为了用单片机实现对微秒级甚至纳秒级高速瞬变信号进行采样，研究了一种基于ISA总线、GPS同步时钟、用硬件电路实现高速数据采集、高速寻址以及存储的技术，保证了高速瞬态信号的实时采集。

对于变化速极快、过程极短的高速瞬态信号的采集，需要高速A/D转换单元、大量数据存储单元、高速寻址和快速存储等。

由于所采集的信号是高频信号，用常规则方法受到单片机本身运行速度的限制，不仅造成成本提高，而且对高频、远距离多路信号的信号处理增加困难，有时无法区别所采集信号的真伪。

通过对8051单片机的外围进行有效的扩展，采取在数据采集时由硬件实现采集和存储，采集完毕后由8051系列单片机进行数据处理和通信，比较好地解决了二者的矛盾。

笔者研制的高速数据采集板采样频率为20MSPS；A/D转换字长为8位，并且采样速率可变；存储容量为512K字节，符合ISA总线标准。

pcie高速采集卡的采样原理
PCIe高速采集卡（PCIe high-speed acquisition card）是一种用于数据采集和信号处理的硬件设备，它通过PCI Express（PCIe）接口与计算机连接。

采集卡的采样原理可以概括为以下几个步骤：
1. 时钟同步：采集卡首先需要与输入信号进行时钟同步，以确保准确的采样。

一般情况下，采集卡会使用自己的时钟源或者外部的参考时钟来与输入信号进行同步。

2. 信号采样：一旦时钟同步完成，采集卡就开始对输入信号进行采样。

采样过程中，采集卡会按照一定的采样率（即每秒采样的次数）将输入信号离散化为数字信号。

采集卡上的模数转换器（ADC）负责将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

3. 数据传输：采集卡将采样到的数字信号通过PCIe接口传输给计算机。

PCIe接口提供了高速的数据传输通道，能够满足高速数据采集的需求。

传输过程中，采集卡会将采样数据打包成数据包，并通过PCIe总线发送给计算机。

4. 数据处理：计算机接收到采集卡传输的数据后，可以使用相应的软件对数据进行处理和分析。

这些软件可以根据具体的应用需求，对数据进行滤波、频谱分析、数据压缩等操作，以提取所需的信息。

需要注意的是，采集卡的采样原理会因具体的硬件设计而有所差异，不同的采集卡可能会采用不同的ADC芯片、时钟同步方式和数据处理算法等。

因此，在具体应用中，需要根据采集卡的规格和说明书来了解其采样原理和技术特点。

PCI,ISA,AGP,SATA接口介绍.txt18拥有诚实，就舍弃了虚伪；拥有诚实，就舍弃了无聊；拥有踏实，就舍弃了浮躁，不论是有意的丢弃，还是意外的失去，只要曾经真实拥有，在一些时候，大度舍弃也是一种境界。

PCI插槽是基于PCI局部总线(Pedpherd Component Interconnect，周边元件扩展接口)的扩展插槽，其颜色一般为乳白色，位于主板上AGP插槽的下方，ISA插槽的上方。

其位宽为32位或64位，工作频率为33MHz,最大数据传输率为133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)。

可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL Modem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。

PCI插槽是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有功能，是名副其实的“万用”扩展插槽。

ISA插槽是基于ISA总线（Industrial Standard Architecture，工业标准结构总线）的扩展插槽，其颜色一般为黑色，比PCI接口插槽要长些，位于主板的最下端。

其工作频率为8MHz 左右，为16位插槽，最大传输率16MB/sec，可插接显卡，声卡，网卡已及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。

其缺点是CPU资源占用太高，数据传输带宽太小，是已经被淘汰的插槽接口。

目前还能在许多老主板上看到ISA插槽，现在新出品的主板上已经几乎看不到ISA插槽的身影了，但也有例外，某些品牌的845E主板甚至875P主板上都还带有ISA插槽，估计是为了满足某些特殊用户的需求。

AGP插槽是基于Intel出台的AGP(Accelerated Graphics Port)规范而制造的专门用于显卡的主板扩展插槽.AGP插槽不与PCI、ISA插槽处于同一水平位置，而是内进一些,通常都是棕色。

AGP插槽按倍速来区分，主要经历了AGP 1X、AGP 2X、AGP 4X、AGP PRO-即AGP 8X。

ASI异步串行口,SDI、TS、ASI、DS3码流的区别就是传输流数据信号的一种接口类型有三种:即同步并行接口(SPI) 改：SPI全称是"Serial Peripheral Interface",意为串行外围接口,不是什么同步并行接口,是串行的.、异步串行接口(ASI)和同步串行接口(SSI)。

其中，ASI和SPI接口较常用。

ASI接口的数据传输速率为270Mb／s，在进行码率调整之前，需要将ASI接口中的同步字节删除，进行串并转换，再进一步处理。

SPI接口传输数据率可变，帧与帧之间必须是连续的。

ASI接口卡的主要功能是将MPEG-2的传送流数据用DVB-ASI或SPI接口以恒定码率传送出去。

传送流数据可以是编码器、复用器或者别的传送流产生器产生并通过计算机的PCI总线按批传送至该传送卡。

传送卡先将数据缓存，然后根据用户所要求的输出码率将数据输出。

传送码率可在用户控制界面上预先设定，要求该码率与数据输入速率保持一致。

可应用于图像传输系统、数据传输系统、监控系统、电视会议系统、机顶盒前端等。

我们在使用编解码、复用、适配设备时常常会接触到TS流、SDI、ASI、SD3接口，它们的说明书也常常把ASI称作TS流，它们之间有什么不同呢？我们知道模拟信号（也叫连续信号）经过抽样、量化后变成在时间和幅度上都不连续的信号（也叫离散信号），这样的信号还不是数字信号，需要把离散信号转换成数字符号（如自然二进制码），这种码流是没有经过编码压缩的基带信号，码率较大，占用较大的传输带宽，这种码流的传输接口是SDI接口，也叫串行数字接口，码率是270 M，它属于信道码流，有些厂家的编码器除了复合视频输入端口还有SDI输入端口。

TS流是信源码流，最高码率为44.209 Mbit/s，它是经过信源编码后的压缩码流，为了使欲传输的信源信息在传输速率一定的条件下更快更多地传输，还要把数据进行压缩，也就是通过信源编码去掉信息中多余的部分，从而提高通信的有效性，信源编码包括霍夫曼编码、LZ 编码等多种SDI 是Serial Digital Interface 的缩写，也就是串行数字接口串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。

解释isa总线，eisa总线及pci总线的工作特点
ISA、EISA和PCI总线的工作特点如下：
1.ISA总线：
•数据传输速率较慢，最大传输速率仅为8MB/s。

•允许多个CPU共享系统资源，但CPU资源占用较高，且数据传输带宽较小。

•基于ISA总线的扩展插槽颜色一般为黑色，长度比PCI接口插槽要长。

•已逐渐被淘汰，被PCI总线所取代。

2EISA总线：
•具有较大的带宽，约为32位数据总线，最高可达33MHz。

•传输速度较快，最高可达20MB/s。

•提供16个插槽，更好地支持外围设备的安装和升级。

•支持多种新技术和功能特性，如内存映射、DMA控制器、中断控制器等。

3PCI总线：
•具有地址数据多路复用的高性能的32位或64位同步总线。

•总线引脚数目和部件数量较少，降低了成本及布线的复杂度。

•支持线性突发传输模式，确保了总线不断满载数据进行高速传输。

•设计独立于处理器的，具有严格的总线规范和良好的兼容性。

•隐蔽的总线仲裁减小了仲裁开销，极小的存取延迟，采用总线主控和异步数据转移操作。

•提供数据和地址奇偶校验功能，保证了数据的完整性和准确性。

•与CPU的时钟频率无关，能支持多个外设，设备间通过局部总线可以完成数据的快速传递，有效解决了数据传输的瓶颈问题。

•对扩展卡和元件能够进行自动配置，实现设备的即插即用。

总的来说，PCI总线在数据传输速率、设计灵活性、兼容性和扩展性等方面具有优势，因此在现代计算机系统中得到广泛应用。

基于ISA的高速数据采集系统的设计【摘要】在我国常用的通道式数据接收机中，实现波形处理主要依靠高速数据采集系统。

在本文实践研究中，笔者在设计一个能够基于ISA总线的高速数据采集系统，采用了目前应用比较广泛的先进先出（FIFO）、A/D转换器，该系统的数据采集频率可达到50MHz，同时在数据采集与主机异步数据传送时采用I、Q正交双通道结构；系统设计完成之后分析系统的ADC动态特性，分析结果显示系统高速数据采集系统的设计完全能够满足系统预期指标。

【关键词】高速ADC；动态特性；ISA总线引言随着科学技术的发展和数据采集系统的广泛应用，针对数据采信系统人们提出了更高的要求，其主要包括采样频率、精度、分辨率、控制方式及输入电压范围等方面的主要技术指标。

本研究中，笔者在介绍数据采集技术的一些基本概念的基础上，重点讨论高速数据采集系统的设计和实现，并对系统的ADC动态特性进行了分析。

1、数据采集基本技术所谓数据采集，是指采集一些模拟信号（模拟量）将其转换为数字信息（数字量），然后再经储存、处理及显示的整个过程。

如下图1-1为典型的数据采集系统框图。

如上图1-1所示，我们假设通过数据采集系统采集多路模拟量，对A/D转换器与各路模拟量之间的通道采用模拟多路开关进行轮流切换，从而使其在一个特定的时间内，只有一路模拟量信号能够输入到A/D转换器，以此达到分时转换的目的。

A/D转换器为采样通道的核心，它决定着数据采集的精度和速度这两大指标因素。

1.1数据采集的相关参数分析数据采集中所涉及到的采样定理、编码、量化过程及误差、采样方式等数据采集中的一些基本概念，以下将进行分析介绍。

（1）信号采样、量化及编码通常一个带宽模拟信号x（t）根据采样定理限制在0～fm，均匀采样值由唯一的一系列时间间隔不大于1/2fm秒进行确定。

这在信号为最高频率的情况下，相当于每一周期提最采样值最少要两个，Xs（nT）为设采样后所得到的采样信号，采样间隔为Ts。

计算机基本接口原理——计算机系统的ISA总线计算机系统的ISA总线主ISISISA BUS的操作时序目要ISA BUS的基本特点ISA BUS是最早的计算机总线, 它是IBM公司倡导的开放的PC系统标准总线IS机(8086/8088为处理器) 系统随包ISA BUS的机械规格(1)XT槽AT槽机箱后部XT槽AT槽ISA BUS的机械规格(2)XT插分部分其中A，B，C和D等4部分，其中A1和B1位于计算机机箱的后部，A和C面为元件面，B和D面为焊接面。

共31x2+18x2=98个引脚。

各引脚的中心间距为0.1英寸(即2.54mm)允ISA BUS接口卡(仅用XT总线)“金手指”兼容ISA BUS的PC104总线模块XT部分AT部分XT部分CPU I/O扩展ISA BUS的电气信号(1)类型名称方向有效电平功能说明XT槽的电气信号（1）时钟与定位信号OSC O-周期为70ns的振荡信号，占空比1/2 CLK O-周期为176ns的系统时钟，占空比1/2 RESDRV O H系统复位信号0WS I H零等待状态信号数据总线SD0~SD7I/O-8位宽度的双向数据总线供电电源+5V,+12V-5V, -12VGND--为接口提供4种电源，注意：各电源能够提供给接口卡的功率取决于计算机的电源。

ISA BUS的电气信号(2)类型名称方向有效电平功能说明XT槽的电气信号（2）地址总线SA0~SA19O-20位宽度的地址总线BALE O H总线控制器发出的地址锁存允许允许信号AEN O HDMAC发出的允许DMA控制器控制地址总线、数据总线和读写控制线的标志信号IRQ3~7，9I H I/O接口的中断请求信号输入DRQ1~3I H I/O接口的DMA传输请求信号输入DACK1~3O L允许DMA传输应答信号输出类型名称方向有效电平功能说明XT槽的电气信号（3）控制总线T/C O L当前DMA通道计数器结束的标志信号IOR,IOW I/O L I/O接口的读和写控制信号SMEMR，SMEMW O L存储器的读和写控制信号输出（小于1M Bytes空间）I/OCHCK I L向CPU提供I/O或存储器奇偶错输入I/OCHRDY I HI/O通道就绪信号，若是低速I/O设备或存储器，在检测到一个有效地址或一个读/写命令时，使该信号变低，总线周期被自动延长整数倍(但不超过10倍)REFRESH I/O L存储器刷新周期指示信号类型名称方有效功能说明AT槽的电气信号（1）向电平数据总线SD8~SD15I/O-数据总线的高8位(双向数据总线)地址总线LA16~LA23I/O-存储器和I/O设备的最高7位地址SBHE I/O H高8位数据允许信号IRQ10~12, 14,15I H I/O接口的中断请求信号输入DRQ0,5~7I H I/O接口的DMA传输请求信号输入DACK0,5~7O L允许DMA传输应答信号输出类型名称方有效功能说明AT槽的电气信号（2）向电平控制总线MEMCS16I L存储器的16位片选信号输入I/OCS16I L I/O接口的16位片选信号输入MASTER I L外设控制总线的请求输入信号MEMR,MEMWI/O L存储器读和写控制信号(在整个16M Bytes空间内)供电电源+5VGND--+5V供电电源，给接口卡提供供电电源引脚和信号排列AT部分XT部分D面C面B面A面ISA BUS操作时序ISA BUS是一种多主控(Multi-Master)总线, 外设可以通过master信号申请控制总线IS存I/O读，I/O写中刷ISA BUS操作时序(1)8位存储器读/写操作时序ISA BUS操作时序(2)具有I/OCHRDY复位的8位存储器读/写操作时序具有0WS置位的8位存储器读/写操作时序具有I/OCHRDY复位的16位存储器读/写操作时序ISA BUS操作时序(5)8位I/O读/写操作时序ISA BUS操作时序(6)具有I/OCHRDY复位的8位I/O读/写操作时序具有0WS置位的8位I/O读/写操作时序ISA BUS操作时序(8)16位I/O读/写操作时序ISA BUS操作时序(9)具有I/OCHRDY复位的16位I/O读/写操作时序中断请求周期时序在中断请求周期中, IRQn信号有效与CLK是异步的, 首先通过PIC向CPU申请中断(INTR), IRQn与INTR都需要保持到CPU响应该中断请求为止ISA BUS操作时序(11)中断应答周期时序ISA BUS操作时序(12)具有1个等待状态的8MHzDMA传送周期时序总结ISA BUS的基本特点ISIS信号ISISISA总线的I/O读/写操作过程。

数据采集 电　子　测　量　技　术 EL ECTRONIC M EASUREM EN T TEC HNOLO GY 第31卷第6期2008年6月　基于ISA总线的数据采集卡的设计及应用贺小亮1　李艾华1　王帆胜2(1.第二炮兵工程学院502教研室　西安　710025;2.中国人民解放军第6916工厂　廊坊　065000)摘　要:本文介绍了基于ISA总线的数据采集卡的硬件电路和软件设计。

针对传统数据采集卡中电压测量电路的零点校正和满刻度校正是用滑动变阻器来实现的,设计了一种新的采用D/A转换芯片、存储器和集成运算放大器的电路,代替了传统的滑动变阻器校正方法,实现了自动校正,提高了调整精度。

采用新的校正电路的另一个优点是可以采用各种非线性校准技术,对电压测量电路的非线性进行自动校准。

关键词:ISA总线;数据采集;自动校正中图分类号:TP18 文献标识码:ADesign and application of the data acquisition card based on ISA busHe XiaoLiang1　Li Aihua1　Wang Fansheng2(1.t he Second Artillery Engineering College,Xiπan710025;2.t he6916t h Plant of PL A,Langfang065000)Abstract:This paper presents the hardware circuit and software design of data acquisition card based on ISA ing the D/A convert chip,memorizer and integrated OP,the new circuit is designed instead of the traditional emendation with slip rheostat.The result shows that this design can achieve the auto2emendation with high precision,and auto2 calibrate the nonlinear with calibration of nonlinear technology in the voltage measurement circuit.K eyw ords:ISA bus;data acquisition;auto calibrating0　引 言目前,工业系统总线具有代表性的有ISA总线、PXI 总线和PCI总线,其中ISA总线因其产生最早、应用接口简单仍在许多对传输速度要求不是很高的场合被使用。