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1、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 10 4 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PC I 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供给了更加充分的设计空间。PCI-104 是一个崭的名词。其实，“只带PCI 堆栈总线的PC/104+”这样的概念早在 PC/104+消灭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进展前景，但命名的方式却
2、极为拗口。直到 PC/104 协会技术委员会制定了全的PCI-104 标准，PCI-104 这个名词才第一次消灭。有些人可能会认为，PCI-104 的消灭，将预示着ISA 总线的终结。这让我们回想起，在 1992 年 PC/ 104 标准公布的时候，也曾有人预言，ISA 总线的末日到了；到了1997 年，PC/104+标准公布的时候，又有人预言，ISA 总线马上消逝。可是，直到现在，ISA 总线不是还在存在吗！PCI-104 会取代 PC/104 吗？或许会有这么一天。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连续生产 PC/104 和 PC/104+产品，以满足宽阔客户的需求。但
3、我们需要未雨绸缪，我们需要着手为将来 PCI-104 时代的到来做预备。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供给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参与到整个系统中，从而优化和升级整个系统。美国RTD 公司的SPM6020HR 是世界上第一块承受PCI-104 技术的嵌入式模块板。该模块板承受了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
4、动闪存和电源接口。这些特点使得该模块板可以在不带 CPU 模块板的状况下，实现独立运行。单独一块DSP 模块板，无法发挥它特有的功能。它必需要和数据采集模块板结合起来，才能进展快速高效的数据采集、处理与传输。SPM6020 可以通过多种方式来传输数据。其一便是通过PCI 总线。很多数据采集卡和数据存储系统都支持这种传输方式。但这种方式也存在缺点，DSP 模块与系统中的其它设备共享 PCI 总线，效率较低，由于系统中的视频卡、硬盘把握器及以太网卡等都会大量占用PCI 总线，CPU 与南桥芯片之间也需要通过 PCI 总线来交换数据。虽然在实际应用场合中能够使PCI 总线饱和的状况并不多例外的状况是
5、视频应用领域，这也是DSP 的一个重要应用领域，然而在实时的应用场合，总线的延迟时间却是极其重要的因素，甚至和总线的带宽一样至关重要。DSP 需要在特定的时间内完成特定的工作量，这些工作通常包括：数据采集、数据处理、数据传输结果等。假设数据在通过 PCI 总线时，延迟时间过长即便带宽满足，系统将崩溃。这种问题通常可以通过增加缓存来解决，但这种解决方法并不能从根本上解决问题。PCI 总线的局限性还在于不能够脱离主机独立工作。DSP 模块与CPU 模块一起协作使用时，CPU 模块可以为 DSP 模块供给PCI 时钟频率和规律仲裁信号。假设没有CPU 模块供给的这些信号，PCI 总线将无法工作。另外
6、一种传输方式是通过DSP 模块上自带的串口。这是一种比较好的方法。DSP 能够彻底发送和承受数据，即便是简洁的数据包也没有任何问题。串口通常适合于作数据传输，但配置起来却比较繁琐。任何数据采集卡上串口配置时，都需要设置采样率、选择数据通道等一系列繁琐工作。通常状况下，这些配置工作可以通过 PCI 总线来完成，串口只用来传输数据。至少需要配置一个独立的串口。固然，串口的数据传输率不高。DSP 模块板上自带的串口，其数据传输率不到100Mbps。尽管这样的数据传输率对于大多数应用场合已经够用了，但对于视频采集领域，却显得力不从心。第三种传输方式是通过专用总线。比方 SPM6020HR 承受的pla
7、tform 总线。由于 PCI-104 标准的板卡上不再保存 ISA 堆栈总线，多出来的空间就可以用来设计这种专用数据传输总线。platform 总线的数据传输率为 80Mbps，这样的数据传输率对当前大多数应用场合已经足够了。将来我们也可以将其数据传输率提高到 800Mbps。我们可以觉察，platform 总线的数据传输率小于 PCI 总线，但它最突出的优点在于DSP 对它具有确定的把握权，通过 platform 总线的数据只涉及DSP 操作。这一特点使得 DSP 能够独立把握数据通过总线时的延迟时间和总线带宽的安排。而在 PCI 总线下的状况却是，每一个设备都具有公正的优先权，假设一个以
8、太网卡对总线提出恳求，而此时 DSP 正在从数据采集模块板猎取数据，那么DSP 将丧失对总线的把握权。而对 platform 总线来说，DSP 完全可以无视以太网卡的恳求，直到完成重要的数据传输任务。Platform 总线另外一个特点是，它可以脱离CPU，单独运行。Platform 总线的这一特点使得DSP 模块可以独立于 CPU 模块板单独运行。电源、时钟及其它全部信号都由DSP 自身来供给。Platform 总线是内存映射构造，既便于配置又便于进展高效数据传输。Platform 总线的优点还在于它使用简洁。开发一个与PCI 总线通信的板卡通常需要设计一个PCI 和局部总线之间通信的桥接器。
9、而 Platform 总线其实就象一个快速的ISA 总线。数据宽度可以是 8 位到 32 位。Platform 总线的接口设计也格外简洁，它还供给数据缓存。这些特点削减了Platform 总线的开发时间和开发本钱。现在，美国RTD 公司已经开发出了承受Platform 总线的数据采模块板。固然，Platform 总线可以用于任何板卡的开发，由于它具有和 ISA 总线一样的简洁易用性；另外，它也支持以太网卡、硬盘把握器、无线网络模块板等。PC/104+的消灭对PC/104 产生了什么样的影响？PC/104+标准第一次将PCI 总线引入了堆栈式PC 领域，它会和当年PC/104 将 ISA 总线引
10、入堆栈式PC 领域那样，在嵌入式系统领域内大放异彩吗？PC/104+会和PC/104 一样大获成功吗？或者和其它的标准一样， 在嵌入式领域表现平平呢？PC/104+会是PC/104 的终结者吗？在我们推想PC/104+对 PC/104 的影响之前， 让我们先来回忆一下 PC/104 在嵌入式系统领域所起的举足轻重的作用。PC/104 的历史公元 1991 年，当业界著名的Ampro 公司、RTD 公司和 Enclosure 公司坐在一起，筹备创立国际PC/10 4 协会的时候，他们无论如何也想不到，这次聚会对世界嵌入式PC 的进展历程产生了深远而长期的影响。1992 年 3 月，国际PC/10
11、4 协会正式公布的PC/104 标准提出了一种开放的嵌入式平台，该平台与IBM 的P C 机兼容，具有灵敏的可扩展性，其小巧的尺寸格外适合嵌入式系统的应用。这一标准一经公布，即被嵌入式厂商广泛承受，受到宽阔用户的欢送。到目前为止，在世界范围内，国际PC/104 协会的会员已经超过了 160 家公司。在PC/104 标准正式公布后的四年里，PC/104 渐渐成为了嵌入式系统领域的宠儿。承受PC/104 标准的主板，再配以微软的 MS-DOS 操作系统，用户就可以格外简洁地实现编程和扩大标准的外围设备。这些标准的外围设备包括视频接口、存储设备、键盘、网络接口、串口、并口、数据采集模块以及其它的一些
12、特别设备，比方看门狗定时器，永久性记忆功能模块以及 SSD 等，众多厂商可以为用户供给这些设备。另外， 构造上的加固型设计使得 PC/104 系统可以应用到强振动及强撞击等恶劣的应用环境。由于其简洁完善的堆栈PC 概念，宽阔嵌入式厂商对PC/104 的兴趣快速高涨，PC/104 的市场也随之快速扩张。PC/104 首先进入了微型把握器领域，比方分布式数据采集系统、工业把握及通信节点等领域。PC/104 取代mezzanine bus 带来了系统升级的便利性。全部这些极大提高了PC/104 在嵌入式领域的通用性。目前，PC/104 的应用领域照旧在不断扩张和持续增长，越来越多的用户意识到了使用P
13、C/104 的好处，即在系统设计、软件开发及面对市场的响应速度等方面带来的时间上和本钱上的节约。PC/104 主板已经由最初功能简洁的PC-XT，进展成为高度集成的 586 单板电脑。现在，PC/104 市场的主体照旧是低端的 PC 模块。Intel 的 80386 级CPU 统治着嵌入式PC 市场。这是由于，80386SX 能够满足嵌入式系统设计者的需要，价格很有吸引力，并且有大量带驱动程序的外围部件可供选择。凭借着低廉的软件开发本钱，优秀的开发工具，便利的可升级性，PC/104 成为了嵌入式系统开发者最宠爱的选择。PC/104+的提出尽管在技术的承受上落后于桌面PC 假设干年，但PC/10
14、4 始终跟随着桌面 PC。它充分利用了商用的高度集成的 CPU 及芯片组。随着技术的进展，桌面PC 承受了PCI 总线技术，以支持速度更高的视频卡和硬盘。人们很自然会觉察这样的事实，PC/104 还在承受速度较慢的ISA 总线。为了应付这种局面，PC/104 协会理事会特地成立了一个委员会开发的标准，以期将PCI 总线技术带进 PC/104 标准。我当时担当这个委员会的主席。委员会对世界范围内 30 家知名公司进展了调查，对他们供给的建议进展了评估。PC/104+标准的制定似乎每个人都对PC/104+有一些自己的望文生义的理解。委员会对标准涉及到的连接器的类型和位置、总线信号以及与其它 PCI
15、 设备的兼容性等细节问题都进展了认真争论。大家争论的焦点是板卡的尺寸和外形。最终，委员会认为，应当定义一种能够连续 PC/104 特性的标准，以免在市场上引起混乱。PC/104+这一标准最终诞生了。正如从字面意思上的理解，PC/104+是对PC/104 的扩大，而不是替代。标准中定义的 3.6 x 3.8 英寸的板卡尺寸，是大家关注的焦点。如此小的尺寸，还带有2 个堆栈总线， 这给部件封装留下的空间实在格外有限。为了给部件封装留下较多空间，PC/104+标准考虑了对PC/104 标准的兼容，即可以兼容只带 ISA 总线的 PC/104 模块。在进一步优化了标准的细节之后，在委员会工作组全体成员
16、的合作下，经过 PC/104 协会理事会全体成员的投票表决，PC/104+标准于 1997 年 2 月正式公布。由于有了的标准，全世界宽阔嵌入式厂商可以制造出大量的高端嵌入式 PC 系统和外围设备，从而给系统设计者带来了另外一种的嵌入式系统设计方案。PC/104+能够很好地与PC/104 兼容，但它并不能取代 PC/104，PC/104+只是为需要更高处理速度和更大流量的嵌入式应用领域供给了一条的扩展途径。前景展望工业把握领域正在开头从微型把握器向嵌入式PC 转变。386SX 系统比嵌入式系统设计者使用的大局部微型把握器要快得多。加上较低的软件开发本钱和升级的便利性，毫无疑问，堆栈式 PC/104 模块能够被工业把握领域广泛承受。大局部这类应用领域都是讲求本钱、体积和功耗有严格要求的场合。小尺寸、低功耗、廉价的主板和外围设备将会占据这一市场。基于此，PC/104+产品最初将只占据PC/104 市场的一
