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PC/104嵌入式工控主板使用说明书
HS-EIC100
广州市海山集成电路设计有限公司
产品用户手册 版本号V0.1
2008年11月28日
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类别 关键词 摘要
内容 HS-EIC100嵌入式工控主板，PC/104 讲解HS-EIC100产品上个接口说明及使用方法
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版本 编者 V0.1 广州市海山集成电路设计有限公司
日期 2008/11/28 描述 创建文档 产品用户手册 Page 2 Of 26
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目录
1. 产品功能简介 ................................................................................................................................... 4
1.1产品概述 .................................................................................................................................. 4 1.2产品特性 .................................................................................................................................. 4
1.2.1硬件特性 ....................................................................................................................... 4 1.2.2软件特性 ....................................................................................................................... 5 1.3系统结构框图 .......................................................................................................................... 6 1.4产品应用 .................................................................................................................................. 6 1.5电气参数 .................................................................................................................................. 7 2. 硬件结构说明 ................................................................................................................................... 7
2.1硬件结构布局 .......................................................................................................................... 7 2.2机械尺寸 ................................................................................................................................ 10 2.3资源列表 ................................................................................................................................ 10
2.3.1资源列表 ..................................................................................................................... 10 2.4接口说明及应用 ..................................................................................................................... 11
2.4.1电源输入接口 .............................................................................................................. 11 2.4.2 PC/104总线接口 ........................................................................................................ 12 2.4.3 系统复位接口 ............................................................................................................. 16 2.4.4 JTAG调试接口 ............................................................................................................ 16 2.4.5 RTC后备电池接口 ...................................................................................................... 17 2.4.6 通讯接口 .................................................................................................................... 17 2.4.7 PS2接口 ..................................................................................................................... 19 2.4.8 SD卡接口 ................................................................................................................... 19 2.4.9 USB接口 ..................................................................................................................... 20 2.4.10 LCD接口 ................................................................................................................... 20 2.4.11 VGA接口 ................................................................................................................... 21 2.4.12 AC97接口 ................................................................................................................. 23 2.4.13 通用数字IO接口 ..................................................................................................... 24
3. 声明 ............................................................................................................................................... 24 4. 参考文献 ........................................................................................................................................ 25
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1. 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 Cache 系统内存 电子硬盘 Boot ROM SD卡接口 PS2接口 RS232 USB接口 CAN控制器 WIFI I2C接口 实时时钟 看门狗 音频接口 显示接口 GPIO 电源接口 HS3210I 266MHz MIPS处理器 16KB指令Cache，8KB数据Cache. 64MB SDRAM (32位总线接口) 256MB NAND Flash,带访问指示灯 8MB NOR Flash 1个SD卡接口(SPI)，支持热插拔SD卡 2路PS2接口，分别支持鼠标和键盘。 2路RS232接口。 1路USB1.1接口 2路CAN-BUS，最高传送速率1Mbps。 USB WIFI or MII WIFI（可选） 1路高速I2C接口。 外置实时时钟（RTC）。 独立看门狗定时器（WDT） 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） LCD接口，支持DSTN和TFT液晶屏，最大分辨率1280×960 VGA接口，最大支持SVGA（1280×960）分辨率 14路数字GPIO。 直流DC +5V/3A电源。 以太网接口 1路10/100M以太网。 PC/104接口 标准PC/104 IO读写时序。 产品用户手册 Page 4 Of 26
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PCB工艺 机械尺寸 6层PCB工艺，良好的EMI/EMC设计。 PC/104标准尺寸，96mm×90mm , 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 TCP/IP协议 文件管理系统 CAN-BUS协议 底层驱动 Linux 2.6 内核 表1.2.2 软件特性表
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1.3系统结构框图
8MBNorFlash256MBNandFlash64MBSDRAMUSB1.1PC/104BUSSD卡SPIEMI BUSPC/104BridgeMIIRS232电平转换UART以太网PHYCAN隔离收发器网络变压器PS2HS3210IAC97LCD/VGAI2CAC97Codec32.768KHz3V电池RTCGPIO电源接口+5V电源电路
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；
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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。 规格 参数 标号 最小 典型 最大 单位 工作电压 VPOWER 4.75 5 5.25 V 工作电流 IPOWER - - 300 mA RTC电池供电 VBAT 1.7 3 3.3 V RTC电池电流 IBAT - - 2 uA 说明 无外围模块
2. 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。
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图2.1.1 HS-EIC100工控主板硬件结构顶视图
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序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 图2.1.2 HS-EIC100工控主板硬件结构底视图
器件标号 描述 U3 HS3210I 龙芯处理器 U1 CPLD，PC104桥连接芯片 IC2 64MB SDRAM存储器 IC3 IC4 8MB Nor Flash存储器 IC6 256MB Nand Flash存储器 U5 RTC实时时钟芯片 U7 以太网PHY芯片 U8 以太网网络变压器 U17 RS232电平转换芯片 U18 CAN隔离收发模块 U56 USB芯片 IC1 AC97 Audio Codec音频芯片 U13 电源芯片 表2.1 主要芯片功能描述 产品用户手册 Page 9 Of 26
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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 产品用户手册 Page 10 Of 26
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SDRAM USB PC/104总线
0x0000_0000～0x1000_0000 0x1e00_0000～0x1e00_0001 0x1e00_0002～0x1eff_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。 J40 PC/104接口 2.54mm间距 J41 PC/104接口 2.54mm间距 BAT RTC后备电池座 电池规格为CR2032 PB2 系统复位接口 2.54mm间距 UART0/UART1/PS2混合接口，2.54mmJ2 UART和PS2接口 间距 J3 VGA接口 VGA模拟信号输出接口，2.54mm间距 J5 GPIO接口 双向输入输出，2.54mm间距 CAN/以太网接口混合接口，2.54mmJ10 CAN和以太网接口 间距 J20 USB接口 2.54mm间距 音频信号输入输J30 2.54mm间距 出接口 HS3210I JTAG仿XPI 2.54mm间距 真接口 XS4 LCD接口 U16 SD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。
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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。
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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。
引名称 脚 A1 IOCHK A2 SD7 A3 SD6 A4 SD5 A5 SD4 A6 SD3 A7 SD2 A8 SD1 A9 SD0 A10 IOCHRDY 图2.4.2.2 PC/104接口 引有效状态 名称 脚 B1 GND B2 RESET B3 +5V B4 NC B5 NC B6 NC B7 NC B8 SRDY B9 NC B10 NC 描述 未使用 数据线7 数据线6 数据线5 数据线4 数据线3 数据线2 数据线1 数据线0 未使用 描述 地线 PC/104复位 直流5V电源 未连接 未连接 未连接 未连接 未使用 未连接 未连接 有效状态 0 产品用户手册 Page 13 Of 26
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A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 AEN NC NC SA17 SA16 SA15 SA14 SA13 SA12 SA11 SA10 SA9 SA8 SA7 SA6 SA5 SA4 SA3 SA2 SA1 SA0 GND 未使用 B11 NC 未连接 未连接 B12 NC 未连接 未连接 B13 IOW IO写信号 地址线17 B14 IOR IO读信号 地址线16 B15 NC 未连接 地址线15 B16 NC 未连接 地址线14 B17 NC 未连接 地址线13 B18 NC 未连接 地址线12 B19 NC 未连接 地址线11 B20 SYS_CLK 自行运转时钟 地址线10 B21 IRQ7 中断请求7 地址线9 B22 IRQ6 中断请求6 地址线8 B23 IRQ5 中断请求5 地址线7 B24 IRQ4 中断请求4 地址线6 B25 IRQ3 中断请求3 地址线5 B26 NC 未连接 地址线4 B27 TC 未使用 地址线3 B28 BALE 未使用 地址线2 B29 +5V 直流5V电源 地址线1 B30 OSC 14.318MHz 地址线0 B31 GND 地线 地线 B32 GND 地线 表2.4.2.1 PC/104接口信号定义1 描述 有效状态 引脚 D0 名称 GND 描述 地线 引名称 脚 C0 GND 有效状态 C1 SBHE C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 NC NC NC NC NC NC NC 地线 System 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） 未连接 未连接 未连接 未连接 未连接 未连接 未连接 D1 NC 未连接 D2 NC D3 NC D4 NC D5 NC D6 NC D7 NC D8 DACK0 未连接 未连接 未连接 未连接 未连接 未连接 DMA应答0 产品用户手册 Page 14 Of 26
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C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19
NC NC SD8 SD9 SD10 SD11 SD12 SD13 SD14 SD15 NC 未连接 D9 DRQ0 DMA请求0 未连接 D10 NC 未连接 数据线8 D11 NC 未连接 数据线9 D12 NC 未连接 数据线10 D13 NC 未连接 数据线11 D14 NC 未连接 数据线12 D15 NC 未连接 数据线13 D16 +5V 直流5V电源 数据线14 D17 MASTER 未使用 数据线15 D18 GND 地线 未连接 D19 GND 地线 表2.4.2.2 PC/104接口信号定义2 3.安装布局
图2.4.2.3给出了一个典型的模块堆结构。
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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 1 2 名称 SYS_RST GND 功能 系统复位输入信号 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。
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图2.4.4 JTAG调试接口
引脚 1 3 5 7 9 13 名称 TRST_N TDI TDO TMS TCK TAP_SEL 功能 JTAG复位输入信号 TAP数据输入 TAP数据输出 TAP工作模式 TAP时钟 TAP（测试访问口）选择（＝1选择EJTAG；＝0选择SOC） 2,4,6,8,10 GND 14 3.3V 11,12 NC 数字地 3.3V电源 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
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引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名称 功能 说明 UART0-TXD UART0数据发送 UART0-RXD UART0数据接收 UART接口 UART1-TXD UART1数据发送 UART1-RXD UART1数据接收 5V 直流5V GND 地线 KB-CLK 键盘时钟 MS-CLK 鼠标时钟 PS2接口 KB-DATA 键盘数据 MS-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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 名称 CANH1 CANH0 CAN1-GND CAN0-GND CANL1 CANL0 NC NC PHY_RXN PHY_RXP GND_EARTH GND_EARTH PHY_TXN 功能 第二路CANH 信号线连接端 第一路CANH 信号线连接端 第二路隔离电源输出地 第一路隔离电源输出地 第二路CANH 信号线连接端 第一路CANH 信号线连接端 未用 未用 数据发送端 大地 数据接收端 产品用户手册 Page 18 Of 26
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PHY_TXP 表2.4.6.2 CAN总线和以太网引脚功能描述
图2.4.6.3
3.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。
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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 1 2 3 4 5
名称 功能 5V 直流5V NC 未连接 D- USB差分信号 D+ GND 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。
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图2.4.10 LCD接口
引脚 1,5,12,19,26 2 3 4 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 18 20 21 22 23 24 25 27 28,29 30 31
名称 功能 GND 数字地 VCLK LCD外部时钟 VFRAME LCD帧扫描信号 VLINE LCD行扫描信号 VD0 LCD像素数据第0位 VD1 LCD像素数据第1位 VD2 LCD像素数据第2位 VD3 LCD像素数据第3位 VD4 LCD像素数据第4位 VD5 LCD像素数据第5位 VD6 LCD像素数据第6位 VD7 LCD像素数据第7位 VD8 LCD像素数据第8位 VD9 LCD像素数据第9位 VD10 LCD像素数据第10位 VD11 LCD像素数据第11位 VD12 LCD像素数据第12位 VD13 LCD像素数据第13位 VD14 LCD像素数据第14位 VD15 LCD像素数据第15位 VD16 LCD像素数据第16位 VD17 LCD像素数据第17位 VM LCD可视使能信号 VCC_LCD LCD电源 R/L U/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
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所示。
图2.4.11VGA接口
名称 功能 1 ROUT 红色模拟信号输出 3 GOUT 绿色模拟信号输出 5 BOUT 蓝色模拟信号输出 7 VFRAME 场同步信号 9 VLINE 行同步信号 2,4,6,8,10 GND 地线 表2.4.11 VGA引脚功能描述 引脚
2 接收数据 （RXD） 3 发送数据（TXD）
5 信号地 （GND） 就好了
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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 1 2 3 4 5，6 7 8 9 10 名称 MIC_IN_1 HP_R_OUT MIC_IN_2 HP_L_OUT AUDIO_AGND LINE_R_IN LINE_R_OUT LINE_L_IN LINE_L_OUT 功能 麦克风1输入 耳机右声道输出 麦克风2输入 耳机左声道输出 音频模拟地 线路右声道输入 线路右声道输出 线路左声道输入 线路左声道输出 产品用户手册 Page 23 Of 26
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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；其相应管脚功能如表 2.4.13所示。
图2.4.13通用数字IO接口
引脚 1 2 3 4 5 6 7，8 9 10 11 12 13 14
名称 功能 GPIO0 通用数字IO0 GPIO1 通用数字IO1 GPIO2 通用数字IO2 GPIO3 通用数字IO3 GPIO4 通用数字IO4 GPIO5 通用数字IO5 GND 地线 GPIO6 通用数字IO6 GPIO7 通用数字IO7 GPIO8 通用数字IO8 GPIO9 通用数字IO9 GPIO12 通用数字IO12 GPIO13 通用数字IO13 表2.4.6.1 RS-232和PS2引脚功能描述 3. 声明
修改文档的权利
广州市海山集成电路设计有限公司保留任何时候在不事先声明的情况下对HS-EIC100产品相关文档的修改的权力。 ESD 静电放电保护
HS-EIC100产品部分元器件内置ESD保护电路，以保证产品的稳定运行。安装HS-EIC100系列
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产品时，请先将积累在身体上的静电释放，例如佩戴可靠接地的静电环，触摸接入大地的自来水管等。
4. 参考文献
1：《HS3210I_datasheet_V1.4.doc》
2：《HS3210系列_UserManual-V1.3.doc》 VGA管脚定义：
标准VGA接口的管脚定义: 1 红基色 red 2 绿基色 green 3 蓝基色 blue 4 地址码 ID Bit
5 自测试 ( 各家定义不同 ) 6 红地 7 绿地 8 蓝地
9 保留 ( 各家定义不同 ) 10 数字地 11 地址码 12 地址码 13 行同步 14 场同步
15 地址码 ( 各家定义不同 )
9针串行口的针脚功能： 1 载波检测(DCD) 2 接受数据(RXD) 3 发出数据(TXD)
4 数据终端准备好(DTR) 5 信号地线(SG) 6 数据准备好(DSR) 7 请求发送(RTS) 8 清除发送(CTS) 9 振铃指示(RI)
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