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1、1基于基于 IA-32IA-32 架构的架构的微机系统原理及应用微机系统原理及应用用户手册及实验指导用户手册及实验指导西安唐都科教西安唐都科教仪仪器公司器公司Copyright Reserved 20102版版 权权 声声 明明本实验教程的版权归西安唐都科教仪器开发有限责任公司所有，保留一切权利。未经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本实验教程的部分或全部，并以任何形式传播。西安唐都科教仪器开发有限责任公司，2010(C)，All Right Reserved.基于 IA-32 架构的微机系统原理及应用实验教程版权所有 未经许可 严禁复制技术支持邮箱：唐都公司网址：http:/第
2、一部分第一部分 IA-32IA-32 架构的微机系统及应用教学平台介绍架构的微机系统及应用教学平台介绍第第 1 1 章章 平台构成及特点平台构成及特点1.11.1 平台构成平台构成整个平台由 EPC 主机+PCI 总线基本桥接卡+应用开发板+实验扩展板构成。EPC 主机 采用基于英特尔凌动 N 系列处理器的 MINI-ITX 架构的主板作为基础平台，装备 1G 笔记 本内存条，同时配备大容量笔记本高速硬盘，完全可以满足嵌入式系统应用的要求。 PCI 总线基本桥接卡把相对复杂的 PCI 总线设备的配置逻辑实现和中断、DMA 控制逻辑的实现部分打包在一片专用芯片中，并以标准件形式提供；而把相对简单
3、且和应用密切关 联的 PCI 总线设备的应用接口逻辑实现部分则开放给用户，以 PCI 总线应用接口的形式和 系统的应用开发板连接，在应用开发板上的大容量 FPGA 中实现。 应用开发板采用多层板工艺，良好兼顾信号完整性，集成有 SOPC 或 FPGA 开发所需 的 FPGA、SRAM、配置芯片、有源时钟、DC-DC 电源变换电路、JTAG 接口、AS 接口 等芯片和电路，结构紧凑、性能稳定。 实验扩展板主要为“微机系统原理及应用”实验课程提供基础电路，并完全开放，使实 验教学更为灵活。平台系统的具体构成如表 1-1-1 所示。表表 1-1-1 基本教学实验平台的构成基本教学实验平台的构成主要设
4、备或配件名称主要设备或配件名称主要设备或配件内容主要设备或配件内容PCI 总线桥接卡从 EPC 主机内的 PCI 总线扩展出 32/8 位系统应用扩展总线EPC 主板基于凌动 N270CPU 系列主板应用开发板基于 Cyclone 系列 EP1C6 芯片的 SOPC 开发板实验扩展板实验扩展单元系统电源适配器+12V/5A其他配件电源线、实验电路连接线、实验扩展扁平电缆随机资料微机系统原理及应用实验教程（电子版）平台的系统结构示意图如图 1-1-1 所示。E EP PC C应应用用开开发发板板PCI总总线线P PC CI I总总线线基基 本本桥桥接接卡卡S Su up pe er r I I/
5、 /O O逻逻辑辑芯芯片片组组 包包括括并并口口8 82 25 55 5，定定时时/ /计计 数数8 82 25 54 4，串串口口8 82 25 51 1，串串行行 总总线线I I2 2C CP PC CI I应应用用总总线线接接 口口3 32 2位位转转8 8位位低低速速总总线线接接 口口8位总线S SR RA AM M存存储储器器 F FL LA AS SH HR RO OM M存存储储器器实实验验扩扩展展接接口口实实验验扩扩展展板板32位总线图图 1-1-1 平台的系统结构示意图平台的系统结构示意图1.2 PCI 总线桥接卡介绍总线桥接卡介绍PCI 总线桥接卡与应用开发板间通过一个 5
6、0 针的 IDC 座相接，将 EPC 主机上的 PCI 总线 转换为了一组 PCI 总线应用接口给应用开发板使用，信号定义如图 1-2-1 所示。JP1接口序号名称序号名称12345678910111213141516181719202221232426252728302931323433353638373940GNDMEMRIRQ2IORBALEBE1BE3AD1AD3AD5AD7AD9AD11AD13AD15DMA_SAD17AD19AD23GNDMEMWIRQ1CLK_8255IOWBE0BE2AD0AD2AD4AD6AD8AD10AD12AD14DMA_CLKAD16AD18AD22A
7、D21AD204143454749AD25AD27AD29VCC12AD314244464850AD24AD26AD28VCC12AD30图图 1-2-1 PCI 总线应用接口定义图总线应用接口定义图其中：AD0AD31:总线数据/地址复用信号BE0BE3:字节使能信号MEMR,MEMW,IOR,IOW:存储器读写信号，I/O 读写信号BALE：地址锁存信号IRQ1,IRQ2：中断输入信号CLK_8255:输出给应用开发板的 8255 核同步信号DMA_CLK：作为 PCI 主控 DMA 设备时的 DMA 时钟信号DMA_S：PCI 主控 DMA 启动信号该 PCI 桥接卡提供主/从 PCI
8、设备的控制能力，支持 2 级中断请求，支持高速 DMA 数据 传输的能力，可以满足大部分 PCI 总线扩展应用的需要。出厂时规定桥接卡可以扩展的 I/O 读写空间为 256 字节，而存储器读写的空间为 2M1.3 应用开发板介绍应用开发板介绍一、应用开发板使用说明：一、应用开发板使用说明： 应用开发板引脚分配如图 1-3-1、1-3-2 所示。JP1接口序号名称FPGA引脚序号名称FPGA引脚12345678910111213141516181719202221232426252728302931323433353638373940GNDCLK0IO1IO3IO5IO7IO9IO11IO13I
9、O15IO17IO19IO21IO23IO25IO27IO29IO31IO35NC28228234236238246812141618202339424446NC292332352372393571113151719213841434547GNDCLK1IO2IO4IO6IO8IO10IO12IO14IO16IO18IO20IO22IO24IO26IO28IO30IO32IO36IO33IO344143454749IO27IO29IO31VCC1248505456NCIO33424446485049535557NCIO38IO40IO42VCC12IO44图图 1-3-1 JP1 接口引脚分配
10、图接口引脚分配图JP2接口序号名称FPGA引脚序号名称FPGA引脚12345678910111213141516181719202221232426252728302931323433353638373940IO45IO47IO49IO51IO53IO55IO57IO59IO61IO63IO65IO67IO69IO71IO73IO75IO77IO79IO83227225223221219217215213207205203201199197195193187185183181226224222220218216214208206204202200198196194188186184182180
11、IO46IO48IO50IO52IO54IO56IO58IO60IO62IO64IO66IO68IO70IO72IO74IO76IO78IO80IO84IO81IO824143454749IO85IO87IO89CLK2179177175173153IO914244464850178176174170NCIO86IO88IO90GNDIO92图图 1-3-2 JP2 接口引脚分配图接口引脚分配图应用开发板的引脚对应关系如表 1-3-1 所示。表表 1-3-1 应用开发板引脚对应关系应用开发板引脚对应关系FPGA 引脚引脚功能功能备注备注FPGA 引脚引脚功能功能备注备注1INIT_DONE53
12、IO40AD26(JP1)2IO9BE3(JP1)54IO41AD29(JP1)3IO10BE2(JP1)55IO42AD28(JP1)4IO11AD1(JP1)56IO43AD31(JP1)5IO12AD0(JP1)57IO44AD30(JP1)6IO13AD3(JP1)58EA127IO14AD2(JP1)59EA138IO15AD5(JP1)60EA1411IO16AD4(JP1)61EA1512IO17AD7(JP1)62EA1613IO18AD6(JP1)63DA814IO19AD9(JP1)64DA915IO20AD8(JP1)65DA1016IO21AD11(JP1)66DA11
13、17IO22AD10(JP1)67DA1218IO23AD13(JP1)68DA1319IO24AD12(JP1)73DA1420IO25AD15(JP1)74DA15SRAM(U1)和和FLASHROM共用共用21IO26AD14(JP1)75SRAM_BE023IO27DMA_S(JP1)76SRAM_BE128CLK0MEMR(JP1)77SRAM_OE#SRAM(U1)29CLK1MEMW(JP1)78EA1738IO28DMA_CLK(JP1)79EA1839IO29AD17(JP1)80EA1941IO30AD16(JP1)81EA1142IO31AD19(JP1)82EA1043
14、IO32AD18(JP1)83EA944IO33AD21(JP1)84EA845IO34AD20(JP1)85EA7SRAM(U1)和和FLASHROM共用共用46IO35AD23(JP1)86SRAM_WE#SRAM(U1)47IO36AD22(JP1)87DA748IO37AD25(JP1)88DA649IO38AD24(JP1)93DA550IO39AD27(JP1)94DA4SRAM(U1)和和FLASHROM共用共用续表续表 1-3-1 应用开发板引脚对应关系应用开发板引脚对应关系FPGA 引脚引脚功能功能备注备注FPGA 引脚引脚功能功能备注备注95DA3137EA1196DA21
15、38EA1097DA1139EA998DA0SRAM(U1)和和FLASHROM共用共用140EA899SRAM_CE#存储器片一存储器片一141EA7100EA6143SRAM_WE2#101EA5144DA23SRAM(U2)102EA4152CLK(50M)系统时钟系统时钟103EA3153CLK2104EA2SRAM(U1)和和FLASHROM共用共用156DA22105FLASH_RYBY158DA21106FLASH_WR#159DA20107EA20160DA19108EA1161DA18113FLASH_CE#162DA17114FLASH_OE#163DA16115FLASH
16、_BYTE#FLASHROM164SRAM_CE2#116EA12165EA6117EA13166EA5118EA14167EA4119EA15168EA3120EA16169EA2SRAM(U2)121DA24170IO928255_A7 (JP2)122DA25173IO91DMA_S (JP2)123DA26174IO908255_A6 (JP2)124DA27175IO898254_OUT0 (JP2)125DA28176IO88 8255_A5 (JP2)126DA29177IO878254_CLK0 (JP2)127DA30178IO86 8255_A4 (JP2)128DA31179IO858254_GATE0(JP2)131SRAM_BE2180IO84 8255_A3 (JP2)132SRAM_BE3181IO83 SCL (JP2)133SRAM_OE2#182IO82 8255_A2 (JP2)134EA17
