PC104嵌入式工控主板(HS-EIC100)使用说明书.doc

文件编号： 顺序号：PC/104嵌入式工控主板使用说明书HS-EIC100版本号V0.1 2008年11月28日广州市海山集成电路设计有限公司 类别内容关键词HS-EIC100嵌入式工控主板，PC/104摘要讲解HS-EIC100产品上个接口说明及使用方法修订历史：版本编者日期描述V0.1广州市海山集成电路设计有限公司2008/11/28创建文档目录1. 产品功能简介41.1产品概述41.2产品特性41.2.1硬件特性41.2.2软件特性51.3系统结构框图61.4产品应用61.5电气参数72. 硬件结构说明72.1硬件结构布局72.2机械尺寸102.3资源列表102.3.1资源列表102.4接口说明及应用112.4.1电源输入接口112.4.2 PC/104总线接口122.4.3 系统复位接口162.4.4 JTAG调试接口162.4.5 RTC后备电池接口172.4.6 通讯接口172.4.7 PS2接口192.4.8 SD卡接口192.4.9 USB接口202.4.10 LCD接口202.4.11 VGA接口212.4.12 AC97接口222.4.13 通用数字IO接口233. 声明234. 参考文献241. 产品功能简介1.1产品概述HS-EIC100工控主板是广州市海山集成电路设计有限公司开发的基于本公司的32位处理器HS3210I处理器的可扩展的嵌入式工控主板，产品机械尺寸为PC/104外框尺寸（90mmX96mm）,扩展总线为PC/104总线。HS-EIC100工控主板具有资源丰富、接口齐全、可靠性高等特点。具有以太网、CAN-BUS和LCD、I2C、UART、SPI、PS2、USB、RTC和AC97等丰富的外围接口。可在-40+80宽温度范围内稳定工作，满足工业级产品的各种应用需求。1.2产品特性1.2.1硬件特性处理器HS3210I 266MHz MIPS处理器Cache16KB指令Cache，8KB数据Cache.系统内存64MB SDRAM (32位总线接口)电子硬盘256MB NAND Flash,带访问指示灯Boot ROM8MB NOR FlashSD卡接口1个SD卡接口(SPI)，支持热插拔SD卡PS2接口2路PS2接口，分别支持鼠标和键盘。以太网接口1路10/100M以太网。RS2322路RS232接口。 USB接口1路USB1.1接口CAN控制器2路CAN-BUS，最高传送速率1Mbps。WIFIUSB WIFI or MII WIFI（可选）I2C接口1路高速I2C接口。实时时钟外置实时时钟（RTC）。看门狗独立看门狗定时器（WDT）音频接口1路AC97音频接口（1路MIC输入，1路立体声输入，1路立体声输出）显示接口LCD接口，支持DSTN和TFT液晶屏，最大分辨率1280960 VGA接口，最大支持SVGA（1280960）分辨率GPIO14路数字GPIO。PC/104接口标准PC/104 IO读写时序。电源接口直流DC +5V/3A电源。PCB工艺6层PCB工艺，良好的EMI/EMC设计。机械尺寸PC/104标准尺寸，96mm90mm , 安装孔位置与PC/104相同。表1.2.1 硬件特性表1.2.2软件特性操作系统Linux 2.6 内核TCP/IP协议文件管理系统CAN-BUS协议底层驱动表1.2.2 软件特性表 1.3系统结构框图图1.2 系统结构框图1.4产品应用工业设备自动化；交通控制系统；环境数据记录；水情自动测报；大坝安全检测；通讯协议转换器；1.5电气参数 下面分别介绍HS-EIC100工控主板的各模块电气参数。参数标号规格说明最小典型最大单位工作电压VPOWER4.7555.25V工作电流IPOWER-300mA无外围模块RTC电池供电VBAT1.733.3VRTC电池电流IBAT-2uA2. 硬件结构说明2.1硬件结构布局HS-EIC100工控主板硬件结构布局如图2.1.1和图2.1.2所示。主要芯片功能如表2.1所述。图2.1.1 HS-EIC100工控主板硬件结构顶视图图2.1.2 HS-EIC100工控主板硬件结构底视图序号器件标号描述1U3HS3210I 龙芯处理器2U1CPLD，PC104桥连接芯片3IC264MB SDRAM存储器4IC35IC48MB Nor Flash存储器6IC6256MB Nand Flash存储器7U5RTC实时时钟芯片8U7以太网PHY芯片9U8以太网网络变压器10U17RS232电平转换芯片11U18CAN隔离收发模块12U56USB芯片13IC1AC97 Audio Codec音频芯片14U13电源芯片表2.1 主要芯片功能描述2.2机械尺寸HS-EIC100工控主板外观及安装定位孔位置与PC/104标准相同，如图2.2所示。图2.2 HS-EIC100工控主板机械尺寸2.3资源列表2.3.1资源列表HS-EIC100工控主板外围器件地址分配见表2.3.1外围器件地址范围备注SDRAM0x0000_00000x1000_0000USB0x1e00_00000x1e00_0001PC/104总线0x1e00_00020x1eff_ffff表2.3.1 外围器件地址分配表2.4接口说明及应用HS-EIC100工控主板具有众多功能接口，这些接口大部分都安装在PCB的边缘，以方便使用。各功能接口如表2.3.2所示。标号功能备注POWER主电源接口+5V，3.80mm间距。J40PC/104接口2.54mm间距J41PC/104接口2.54mm间距BATRTC后备电池座电池规格为CR2032PB2系统复位接口2.54mm间距J2UART和PS2接口UART0/UART1/PS2混合接口，2.54mm间距J3VGA接口VGA模拟信号输出接口，2.54mm间距J5GPIO接口双向输入输出，2.54mm间距J10CAN和以太网接口CAN/以太网接口混合接口，2.54mm间距J20USB接口2.54mm间距J30音频信号输入输出接口2.54mm间距XPIHS3210I JTAG仿真接口2.54mm间距XS4LCD接口U16SD卡插座支持热拔插SD卡 表2.3.2 HS-EIC100工控主板接口一览表2.4.1电源输入接口HS-EIC100工控主板采用5V直流单电源供电，要求电源精度在5%以内，最大输入电流为3A，电源接口如图2.4.1所示。图2.4.1 电源接口示意图2.4.2 PC/104总线接口1概述HS-EIC100工控主板采用使用了PC/104 IO操作模式。图2.4.2 PC/104:自堆栈结构PC/104总线采用“主从”式结构，在一条PC/104总线只有一个总线控制器，其他的扩展板为从器件处于被动状态，如图2.4.2.1所示。图2.4.2.1 PC/104主从式结构2. PC/104总线规范PC/104总线被定义成2个接口：一个是2*20(共40脚)的接口，由J40引出，如图2.4.2.2所示；另一个是2*32(共64脚的接口)，由J41引出，如图2.4.2.2所示。包括数据总线，地址总线，控制信号线和电源，PC/104信号定义如表2.4.2.1及表2.4.2.2所示。HS-EIC100工控主板的PC/104总线是16位数据总线。图2.4.2.2 PC/104接口引脚名称描述有效状态引脚名称描述有效状态A1IOCHK未使用B1GND地线A2SD7数据线7B2RESETPC/104复位0A3SD6数据线6B3+5V直流5V电源A4SD5数据线5B4NC未连接A5SD4数据线4B5NC未连接A6SD3数据线3B6NC未连接A7SD2数据线2B7NC未连接A8SD1数据线1B8SRDY未使用A9SD0数据线0B9NC未连接A10IOCHRDY未使用B10NC未连接A11AEN未使用B11NC未连接A12NC未连接B12NC未连接A13NC未连接B13IOWIO写信号A14SA17地址线17B14IORIO读信号A15SA16地址线16B15NC未连接A16SA15地址线15B16NC未连接A17SA14地址线14B17NC未连接A18SA13地址线13B18NC未连接A19SA12地址线12B19NC未连接A20SA11地址线11B20SYS_CLK自行运转时钟A21SA10地址线10B21IRQ7中断请求7A22SA9地址线9B22IRQ6中断请求6A23SA8地址线8B23IRQ5中断请求5A24SA7地址线7B24IRQ4中断请求4A25SA6地址线6B25IRQ3中断请求3A26SA5地址线5B26NC未连接A27SA4地址线4B27TC未使用A28SA3地址线3B28BALE未使用A29SA2地址线2B29+5V直流5V电源A30SA1地址线1B30OSC14.318MHzA31SA0地址线0B31GND地线A32GND地线B32GND地线表2.4.2.1 PC/104接口信号定义1引脚名称描述有效状态引脚名称描述有效状态C0GND地线D0GND地线C1SBHESystem Byte High Enable该信号为低时表明数据在数据总线高位部分传送（D15至D8）D1NC未连接C2NC未连接D2NC未连接C3NC未连接D3NC未连接C4NC未连接D4NC未连接C5NC未连接D5NC未连接C6NC未连接D6NC未连接C7NC未连接D7NC未连接C8NC未连接D8DACK0DMA应答0C9NC未连接D9DRQ0DMA请求0C10NC未连接D10NC未连接C11SD8数据线8D11NC未连接C12SD9数据线9D12NC未连接C13SD10数据线10D13NC未连接C14SD11数据线11D14NC未连接C15SD12数据线12D15NC未连接C16SD13数据线13D16+5V直流5V电源C17SD14数据线14D17MASTER未使用C18SD15数据线15D18GND地线C19NC未连接D19GND地线表2.4.2.2 PC/104接口信号定义23.安装布局图2.4.2.3给出了一个典型的模块堆结构。图2.4.2.3 扩展板安装布局2.4.3 系统复位接口 HS-EIC100工控主板上具有复位按键。为了操作方便，设置了一个连接到面板上的复位接口PB2，用户可以由此引入额外的外部复位按钮，允许将系统复位按键放置在合适的地方，比如外壳边上等。PB2 具有两个引脚，如图2.4.3 所示，系统复位接口的引脚功能描述见表 2.4.3。图2.4.3 系统复位接口PB2引脚名称功能1SYS_RST系统复位输入信号2GND地表2.4.3 PB2管脚描述其系统复位连接示意图如图2.4.3.1 所示。图2.4.3.1 外部复位连接示意图2.4.4 JTAG调试接口HS-EIC100使用JTAG调试，其调试接口（XPI）通过14 针双列排插引出，如图2.4.4所示，引脚功能见表 2.4.4。图2.4.4 JTAG调试接口引脚名称功能1TRST_NJTAG复位输入信号3TDITAP数据输入5TDOTAP数据输出7TMSTAP工作模式9TCKTAP时钟13TAP_SELTAP（测试访问口）选择（1选择EJTAG；0选择SOC）2,4,6,8,10GND数字地143.3V3.3V电源11,12NC未连接表2.4.4 JTAG引脚功能描述2.4.5 RTC后备电池接口HS-EIC100工控主板上接有一个RTC后备电池接口（BAT），电池规格为CR2032;用于工控板掉电时继续给系统实时时钟提供电源。2.4.6 通讯接口1.RS-232接口HS-EIC100工控主板具有2路RS-232接口(J2)。并通过10 针的双列排插引出，其管脚如图2.4.6.1所示；其相应管脚功能如表 2.4.6.1所示。图2.4.6.1 RS-232和PS2接口引脚名称功能说明1UART0-TXDUART0数据发送UART接口2UART0-RXDUART0数据接收3UART1-TXDUART1数据发送4UART1-RXDUART1数据接收55V直流5V6GND地线7KB-CLK键盘时钟PS2接口8MS-CLK鼠标时钟9KB-DATA键盘数据10MS-DATA鼠标数据表2.4.6.1 RS-232和PS2引脚功能描述2.CAN总线HS-EIC100工控主板备有2路CAN接口（J10），其与外界线缆的连接如图2.21 所示，其中RGND为CAN1 和CAN2 接口的线缆屏蔽层连接端。当所使用的线缆具有屏蔽层时，需要将其连接到CAN-GND上，以增强线缆的抗干扰性能。图2.4.6.2 CAN和以太网接口引脚名称功能1CANH1第二路CANH 信号线连接端2CANH0第一路CANH 信号线连接端3CAN1-GND第二路隔离电源输出地4CAN0-GND第一路隔离电源输出地5CANL1第二路CANH 信号线连接端6CANL0第一路CANH 信号线连接端7NC未用8NC未用9PHY_RXN数据发送端10PHY_RXP11GND_EARTH大地12GND_EARTH13PHY_TXN数据接收端14PHY_TXP表2.4.6.2 CAN总线和以太网引脚功能描述图2.4.6.33.以太网总线HS-EIC100工控主板的1 路以太网接口(CON9)用一个10 针的双列排插引出，如图2.4.6.1所示；其相应的管脚功能见表 2.4.6.2。由于工控主板上没有RJ45 插座，用户使用时，要自行接RJ45插座；2.4.7 PS2接口HS-EIC100工控主板具有2路PS2接口(J2)。并通过10 针的双列排插引出，其管脚如图2.4.6.1所示；其相应管脚功能如表 2.4.6.1所示。2.4.8 SD卡接口U16为SD卡接口，其物理接口形式如图2.4.8 所示。图2.4.8 SD卡槽2.4.9 USB接口HS-EIC100工控主板具有1路USB1.1接口(J20)。并通过5针的单列排插引出，其管脚如图2.4.9所示；其相应管脚功能如表 2.4.9所示。2路UART与DB9 串口座连线如图2.4.6.2 所示。图2.4.9 USB1.1接口引脚名称功能15V直流5V2NC未连接3D-USB差分信号4D+5GND数字地表2.4.9 USB1.1引脚功能描述2.4.10 LCD接口XS4为LCD接口，其管脚如图2.4.10所示；其相应管脚功能如表 2.4.10所示。图2.4.10 LCD接口引脚名称功能1,5,12,19,26GND数字地2VCLKLCD外部时钟3VFRAMELCD帧扫描信号4VLINELCD行扫描信号6VD0LCD像素数据第0位7VD1LCD像素数据第1位8VD2LCD像素数据第2位9VD3LCD像素数据第3位10VD4LCD像素数据第4位11VD5LCD像素数据第5位13VD6LCD像素数据第6位14VD7LCD像素数据第7位15VD8LCD像素数据第8位16VD9LCD像素数据第9位17VD10LCD像素数据第10位18VD11LCD像素数据第11位20VD12LCD像素数据第12位21VD13LCD像素数据第13位22VD14LCD像素数据第14位23VD15LCD像素数据第15位24VD16LCD像素数据第16位25VD17LCD像素数据第17位27VMLCD可视使能信号28,29VCC_LCDLCD电源30R/L31U/D表2.4.10 LCD引脚功能描述2.4.11 VGA接口HS-EIC100除了可以外接LCD屏之外也可以和VGA接口的设备相连，其功能信号通过10针的双列排插（J3）接口引出，管脚如图2.4.11所示；其相应管脚功能如表 2.4.11所示。图2.4.11VGA接口引脚名称功能1ROUT红色模拟信号输出3GOUT绿色模拟信号输出5BOUT蓝色模拟信号输出7VFRAME场同步信号9VLINE行同步信号2,4,6,8,10GND地线表2.4.11 VGA引脚功能描述2 接收数据 （RXD） 3 发送数据（TXD） 5 信号地 （GND） 就好了2.4.12 AC97接口HS-EIC100工控主板具有1路音频接口(J30)。并通过10 针的双列排插引出，其管脚如图2.4.12所示；其相应管脚功能如表 2.4.12所示。图2.4.12 音频接口引脚名称功能1MIC_IN_1麦克风1输入2HP_R_OUT耳机右声道输出3MIC_IN_2麦克风2输入4HP_L_OUT耳机左声道输出5，6AUDIO_AGND音频模拟地7LINE_R_IN线路右声道输入8LINE_R_OUT线路右声道输出9LINE_L_IN线路左声道输入10LINE_L_OUT线路左声道输出表2.4.6.1 音频引脚功能描述2.4.13 通用数字IO接口HS-EIC100工控主板具有12路通用数字IO接口(J5)。并通过14 针的双列排插引出，其管脚如图2.4.13所示；其相应管脚功能