基于PC104+总线的24位AD数据采集卡设计

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pc104总线

PC/104总线技术简介

引言：

PC/104总线是一种嵌入式计算机系统的硬件标准，广泛应用于许多行业，如工业控制、军事、医疗设备等。本文旨在介绍PC/104总线的概念、特点、应用以及一些相关的实际案例。

一、PC/104总线的背景与定义

1.1 起源

PC/104总线诞生于上世纪80年代，为了满足嵌入式计算机系统的需求。由于当时PC/AT机型的巨大成功，人们开始探索将PC体系结构应用于嵌入式系统的可能性。

1.2 定义

PC/104总线是一种采用堆叠式设计的嵌入式计算机总线。其标准规定了一个小型的板卡尺寸（3.550 × 3.775 英寸），具有固定的电气和机械规范。该总线兼容PC/AT标准，采用ISA总线结构，同时还具备高可靠性和抗振动抗冲击的特性。

二、PC/104总线的特点 博学笃行 自强不息

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2.1 堆叠式设计

PC/104总线是一种堆叠式的设计，每个板卡通过连接器进行堆叠和连接。这种设计可以方便地扩展系统功能和增加板卡数量，同时减小整个系统的体积。

2.2 多种接口

PC/104总线支持多种接口，如串口、并口、USB、以太网等。这使得系统能够与外部设备进行通信和交互，满足不同应用场景的需求。

2.3 低功耗

由于嵌入式系统通常运行在长时间不间断的环境下，PC/104总线的设计注重功耗的控制，以提供更长的使用寿命和更稳定的性能。

2.4 抗振动抗冲击

PC/104总线的设计考虑到了高振动和冲击环境下的应用需求，采用固定的连接器和可靠的电气接口，确保系统在恶劣环境下的稳定运行。

三、PC/104总线的应用

3.1 工业控制 博学笃行 自强不息

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PC/104总线在工业控制中广泛应用，可用于监控与控制、数据采集、自动化等多个领域。其稳定的性能和较小的尺寸使得它成为工业自动化设备的理想选择。

3.2 军事应用

由于PC/104总线具备抗振动抗冲击的特性，被广泛应用于军事领域，例如军用车辆、导弹控制系统等。其可靠性和灵活性使其成为军事设备的首选。

第ｌ９卷　Ｖｏｌ＿１９　第ｌ７期　Ｎｏ．１７　电子设计工程　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｓｉ　２０１１年９月　ＳｅＤ．２０１１　

基才ＰＣ１０４的电动投弹器检测系统电路设计与实现　

王昊鹏，范惠林，齐铎　

（中国人民解放军空军航空大学军械系吉林长春１３００２２）　

摘要：介绍了一个基于ＰＣ１ｏ４的数据采集与检测电路的设计。它完成　，Ｄ数据采集、Ｄ，Ａ数字／模拟转换、数字量输　入／输出、信号显示卡以及ＬＣＤ显示器的控制等功能。ＰＣ１０４总线信号检测电路对于改进装备故障检测方式具有重大　意义。通过对信号波形显示原理以及显示方法的分析，确定了具体的实际方案，完成了功能电路的设计；采用专用接　

口芯片结合ＣＰＬＤ的方法实现了ＰＣ１０４总线的接口协议以及逻辑控制电路：检测系统电路在实际测试过程中能稳定　

工作．满足设计指标要求。　

关键词：ＰＣ１０４接口；Ａ／Ｄ转换；Ｄ／Ａ转换；信号显示卡；液晶显示器（ＬＣＤ）　

中圈分类号：ＴＰ３６８：ＴＮ２７４＋．２；ＴＮＩ４１．９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６２３６（２０１ｉ）１７—０１７９—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｂｏｍｂｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　

ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＣ１０４　

ＷＡＮＧ　Ｈａｏ—ｐｅｎｇ，ＦＡＮ　Ｈｕｉ－ｌｉｎ，ＱＩ　Ｄｕｏ　

（Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２２，Ｃｈ／ｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａ　ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＣ　１０４　ｓｔａｎｄａｒｄ，ｗｈｉｃｈ　

ｉｎｃｌｕｄｅｓ　Ａ／Ｄ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，Ｄ／Ａ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ａｎｄ　ｓｉｇｎａｌ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｃａｒｄ．ＰＣ　１０４　ｂｕｓ　ｓｉｇｎａｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗａｙ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆａｕｌｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｄｉｓｐｌａｙ　

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

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

什么是PCI-104？为了弄清楚这个概念，让我们来看看堆栈型PC的历史。最先产生的堆栈型PC是带有104针ISA堆栈总线的PC/104，之后产生的PC/104+则是在104针ISA堆栈总线的另一侧增加了120针的PCI堆栈总线。而到了PCI-104，则去掉了104针的ISA堆栈总线，这就为嵌入式系统设计者在有限的板卡区域提供了更加充足的设计空间。

PCI-104是一个崭新的名词。其实，“只带PCI堆栈总线的PC/104+”这样的概念早在PC/104+出现的时候就已经存在了。国际PC/104协会技术委员会早就预见了此类板卡的发展前景，但命名的方式却极为拗口。直到PC/104协会技术委员会制定了全新的PCI-104规范，PCI-104这个新名词才第一次出现。

有些人可能会认为，PCI-104的出现，将预示着ISA总线的终结。这让我们回想起，在1992年PC/104规范发布的时候，也曾有人预言，ISA总线的末日到了；到了1997年，PC/104+规范发布的时候，又有人预言，ISA总线即将消失。可是，直到现在，ISA总线不是还在存在吗！

PCI-104会取代PC/104吗？也许会有这么一天。但在将来相当长的一段时间里，大多数嵌入式生产厂商仍将会继续生产PC/104和PC/104+产品，以满足广大客户的需求。但我们需要未雨绸缪，我们需要着手为将来PCI-104时代的到来做准备。让我们先来看看PCI-104技术的优点。

PCI-104 和PC/104+相比，前者为嵌入式系统设计者提供了更加充裕的板卡空间。对每一位嵌入式系统设计人者而言，能够在有限的板卡上拥有更多的设计空间，就可以将更多的额外功能、连接器和其它特有的技术加入到整个系统中，从而优化和升级整个系统。

美国RTD公司的SPM6020HR是世界上第一块采用PCI-104技术的嵌入式模块板。该模块板采用了TI公司的第六代DSP芯片TMS320C6202，通过PCI总线可与主机通信。除了配备标准的SDRAM和串口以外，它还自带启动闪存和电源接口。这些特点使得该模块板可以在不带CPU模块板的情况下，实现独立运行。