CN107038136A - 一种pc104总线切换底板 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种PC104总线切换底板，由切换开关及至少两套PC104接口构成，本发明不需要测试系统机箱提供额外的安装底板，节省了空间；PC104总线测试系统功能可扩展性提高1倍以上，拓展了PC104总线在测试工程应用中的前景，使得本发明具有较高的应用价值。

Description

一种PC104总线切换底板

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种加固型PC104总线切换底板。

背景技术

PC104是一种专门为嵌入式系统应用的特殊要求而优化的工业控制总线标准，是一种小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。其总线结构的104个信号线分布在两个总线连接器上P1连接器上有64个信号引脚，P2连接器上有40个信号引脚。PC104总线的特点是堆栈式连接，PC104总线模块之间的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬合相连。

传统PC104底板一般包含两组总线连接器，其中一组总线连接器用于插装PC104总线主板，另一组总线连接器用于插装应用板卡。但是，限于工作压降及总线连接器接触电阻等因素，一般标准PC104模块堆栈层数不超过4层；对于特殊工况需要考虑抗振性因素的，一般堆栈层数不超过3层，这就极大地限制了测试系统的功能扩展。随着测试及应用需求的不断提升，产品功能设计日益复杂化、要求在一套设备中集成多个PC104模块。在某些场合现有的PC104总线显出了不足和局限。若要完成复杂功能测试，则需要多套测试系统，无形的增加了测试系统的设计成本及加大了被测产品的测试难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种PC104总线切换底板，本发明是这样实现的：

一种PC104总线切换底板，包括：1个A组总线连接器、模拟开关组、对外连接器，和至少2个B组总线连接器，所述A组总线连接器的有效信号通过模拟开关组分别与每个B组总线连接器的有效信号对应相连，所述A组总线连接器、B组总线连接器以及模拟开关的供电线与对外连接器相连，所述模拟开关组的控制信号与对外连接器相连。

所述模拟开关组包括多个模拟开关，对所述有效信号进行分类，同一类有效信号通过同一个模拟开关进行切换。

所述有效信号分为数据总线组、地址总线组、中央控制信号组，所述中央控制信号组分为中断信号组、读写信号组和IO信号组。

所述有效信号每一组信号走线平行等长布置，保证数据线、地址线、同一个功能组的信号线等长，阻抗匹配，布线时，尽量减少引线弯折，必须弯折的引线用45度折线或者圆弧转折。

所述每个模拟开关切换8根有效信号。

所述模拟开关信号通道3DB带宽大于等于100MHz，通道间匹配电阻小于0.5Ω，导通电阻小于5Ω，漏电流小于25nA。

所述模拟开关信号通道3DB带宽为150MHz，通道间匹配电阻为0.2Ω，导通电阻为2Ω，漏电流为20nA。

所述A组总线连接器和B组总线连接器上设有加固支架。

所述模拟开关组在切换3组及以上信号时，由模拟开关组成金字塔形结构，上层模拟开关负责底层模拟开关之间的切换，最下层模拟开关连接不同被切有效信号。

一种PC104总线切换底板控制方法，包括以下步骤：

步骤1，判断当前要进行操作的板卡属于B组哪个总线连接器；

步骤2，通过模拟开关选通控制信号对B组总线连接器进行选通控制；

步骤3，当选通对应B组总线连接器后，为该总线连接器上的板卡分配地址，不同总线连接器上的板卡可以复用相同地址；

步骤4，对当前选通总线连接器及板卡进行相应操作，操作结束后，返回步骤1，对下一个要进行操作的板卡进行位置判断。

本切换底板的优点在于：

(1)通过模拟开关组切换每个B组总线连接器与A组连接器的连接，实现PC104系统的扩展能力，每增加一个B组总线连接器，能够使系统多加载3-4块PC104总线应用板卡。

(2)本发明通过在一块底板上安装多个总线连接器，使PC104总线测试系统功能可扩展性提高1倍以上，同时不需要测试系统机箱提供额外的安装底板， 节省了空间。

(3)将总线连接器的有效信号进行分类，同一组数据线采用同一个模拟开关进行切换，确保数据线、地址线以及同一个功能组的信号线传输时间差最小，阻抗匹配最好。

(4)选用的模拟开关大于等于100MHz，开关导通电阻小于5Ω，有利于高频的总线信号在切换过程中不影响总线信号的匹配阻抗，确保信号的功率损耗降到最低。

(5)在有效信号布线过程中，数据线和地址线平行等长布置，尽量减少引线弯折，必须弯折的引线用45度折线或者圆弧转折，有利于保证同一组数据线和同一组地址线传输相同，阻抗特性相同，并防止信号反射及及串扰引起的信号畸变。

(6)本发明在每个总线连接器上设置加固支架，提高了系统的抗震性能，满足特殊工况的应用需求。

(7)除了以上优点外，本切换底板采用的控制方法，不同总线连接器上的板卡可以复用相同地址，可以将现有的地址利用率提高1倍以上。

附图说明

图1本发明结构示意图；

图2本发明实施例实物图；

图3本发明实施例有效信号连接关系；

图4 4个B组总线连接器接线示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实施例中PC104总线切换底板1，包括1个A组总线连接器A、模拟开关组4、对外连接器2，2个B组总线连接器B1和B2，其中总线连接器A、B1和B2的供电线P1与对外连接器2相连，模拟开关组4的控制信号C和供电线P2也与对外连接器2相连。其中模拟开关组4包括8个模拟开关COM1-COM8，8个模拟开关依次对应A组总线连接器的8组有效信号，并分别与B1和B2对应有效信号连接，选用最多可以同时切换8路信号的模拟开关，这样在数据线和地址线分组时，可以8路信号1组采用同一个模拟开关进行切换，与 1个字节有8位相对应，便于工作中地址的分配与数据的调用，其余中央控制信号分为中断信号组、读写信号组和IO信号组，同种信号尽量采用同一个模拟开关进行切换，具体数据分类及连接关系如图3所示，

模拟开关COM1连接数据线高8位：SD8-SD15；

模拟开关COM2连接数据线低8位：SD0-SD7；

模拟开关COM3连接地址线次高8位：SA8-SA15；

模拟开关COM4连接地址线低8位：SA0-SA8；

模拟开关COM5连接中央控制信号和地址线高位：SA16-SA19、IOR、IOW、AEN、SBHE；

模拟开关COM6连接中央控制信号组S1：IRQ9-IRQ12、IRQ14、IRQ15；

模拟开关COM7连接中央控制信号组S2：IOCHRDY、MEMCS16、IRQ3-IRQ7；

模拟开关COM8连接中央控制信号组S3：MEMW、MEMR、BCLK、OSC、BALE。

为保证高频的总线信号在切换过程中不影响总线信号的匹配阻抗，确保信号的功率损耗降到最低，本实施例中模拟开关信号通道3DB带宽为150MHz，通道间匹配电阻为0.2Ω，导通电阻为2Ω，漏电流为20nA。

工作中，

步骤1，首先应用系统判断当前要进行操作的板卡属于B1组总线连接器还是B2组总线连接器；

步骤2，设置PC104_SEL作为模拟开关选通控制信号，当PC104_SEL为高电平时，模拟开关组4选通B1组总线连接器，当PC104_SEL为低电平时，模拟开关组4选通B2组总线连接器。

其中模拟开关选通控制信号PC104_SEL可以接面板开关实现选通控制，对B组总线选通进行手动控制；也可以接到总线的任意I/O上进行自动选通控制。

步骤3，当选通对应B组总线连接器后，为该总线连接器上的板卡分配地址，不同总线连接器上的板卡可以复用相同地址；

步骤4，对当前选通总线连接器及板卡进行相应操作，操作结束后，返回步骤1，对下一个要进行操作的板卡进行位置判断，循环反复。

实施例2

当模拟开关组在切换3组及以上信号时，可由模拟开关组成金字塔形结构， 上层模拟开关负责底层模拟开关之间的切换，最下层模拟开关连接不同被切有效信号，如图4所示，以4个B组总线连接器为例子，模拟开关组C1分别对模拟开关组C2和C3进行选通，模拟开关组C2和C3分别对总线连接器B1、B2、B3和B4进行选通。

当然，当模拟开关组在切换3组及以上信号时，也可以选用多选1的模拟开关进行切换。

Claims (10)

1.一种PC104总线切换底板，其特征在于包括：1个A组总线连接器、模拟开关组、对外连接器，和至少2个B组总线连接器，所述A组总线连接器的有效信号通过模拟开关组分别与每个B组总线连接器的有效信号对应相连，所述A组总线连接器、B组总线连接器以及模拟开关的供电线与对外连接器相连，所述模拟开关组的控制信号与对外连接器相连。

2.根据权利要求1所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于所述模拟开关组包括多个模拟开关，对所述有效信号进行分类，同一类有效信号通过同一个模拟开关进行切换。

3.根据权利要求2所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于将所述有效信号分为数据总线组、地址总线组、中央控制信号组，所述中央控制信号组分为中断信号组、读写信号组和IO信号组。

4.根据权利要求3所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于所述有效信号每一组信号走线平行等长布置，保证数据线、地址线、同一个功能组的信号线等长，阻抗匹配，布线时，尽量减少引线弯折，必须弯折的引线用45度折线或者圆弧转折。

5.根据权利要求2或3所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于所述每个模拟开关切换8根有效信号。

6.根据权利要求5所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于所述模拟开关信号通道3DB带宽大于等于100MHz，通道间匹配电阻小于0.5Ω，导通电阻小于5Ω，漏电流小于25nA。

7.根据权利要求6所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于所述模拟开关信号通道3DB带宽为150MHz，通道间匹配电阻为0.2Ω，导通电阻为2Ω，漏电流为20nA。

8.根据权利要求1-4所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于所述A组总线连接器和B组总线连接器上设有加固支架。

9.根据权利要求1所述的一种PC104总线切换底板，其特征在于所述模拟开关组在切换3组及以上信号时，由模拟开关组成金字塔形结构，上层模拟开关负责底层模拟开关之间的切换，最下层模拟开关连接不同被切有效信号。

10.一种PC104总线切换底板控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，判断当前要进行操作的板卡属于B组哪个总线连接器；

步骤2，通过模拟开关选通控制信号对B组总线连接器进行选通控制；

步骤3，当选通对应B组总线连接器后，为该总线连接器上的板卡分配地址，不同总线连接器上的板卡可以复用相同地址；

步骤4，对当前选通总线连接器及板卡进行相应操作，操作结束后，返回步骤1，对下一个要进行操作的板卡进行位置判断。