ISA96 D2/103. Technische Beschreibung. Zum Alten Zollhaus Wuppertal Germany Tel: +49 (0) Fax: +49 (0)

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1 ISA96 D2/103 Technische Beschreibung Bestellnummern (Beispiele): ISA96 D2/103 mit Intel T7400 (2,16GHz, 4MB L2), 1GB DDR ISA96 D2/103 mit Intel L7400 (1,5GHz, 2MB L2), 1GB DDR ISA96 D2/103 mit Intel U7500 (1,06GHz, 2MB L2), 1GB DDR AT96 D2/103 mit Intel T7400 (2,16GHz, 4MB L2), 1GB DDR AT96 D2/103 mit Intel L7400 (1,5GHz, 2MB L2), 1GB DDR AT96 D2/103 mit Intel U7500 (1,06GHz, 2MB L2), 1GB DDR2 Dokumentname: ISA96 D2103_10.doc Letzte Änderung: by Janich & Klass Computertechnik GmbH, Wuppertal Zum Alten Zollhaus Wuppertal Germany Tel: +49 (0) Fax: +49 (0)

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3 Inhaltsverzeichnis 1 Überblick Die technischen Daten der ISA96 D2/103 in Stichworten: Konzeption der ISA96 D2/ Blockschaltbild der ISA96 D2/ Lageplan für Steckverbinder und Jumper Komponenten der ISA96 D2/ CPU-Modul D D2/103 Basis-Platine Onboard Flash-Disk USB-Schnittstellen EEPROM SCRAM Watchdog Hardware-Monitor Videocontroller Video-BIOS Ethernet-Controller Gigabit-Ethernet-Controller Nützliche Hinweise zum Ethernet Ressourcenbelegung I/O- und Memory-Adressbelegung Interrupts Jumper, Schalter & LEDs Standard-CMOS-RAM löschen Bedeutung der LEDs Schnittstellen Busbelegung ISA96-Variante Busbelegung AT96-Variante IDE-Schnittstellen Steckerbelegung der Standard-IDE-Schnittstelle Seriell-Schnittstellen RS232-Schnittstelle COM Steckerbelegung der Parallel-Schnittstelle Steckerbelegung der Tastatur- / Mausschnittstelle Pinbelegung USB-Schnittstellen Software zur D2/ Stromspar- und Schutzfunktionen des Prozessors Stromversorgung und Leistungsaufnahme der D2/ BIOS Piep-Codes POST-Ausgaben BIOS updaten BIOS-Setup Technische Daten Bestellinformationen ( ) Seite 3

4 Copyright 2009 Janich & Klass Computertechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in Deutschland. Die in dieser Dokumentation enthaltenen Informationen sind Eigentum der Janich & Klass Computertechnik GmbH. Ohne schriftliche Genehmigung der Janich & Klass Computertechnik GmbH begründen weder der Empfang noch der Besitz dieser Informationen irgendein Recht auf Reproduktion oder Veröffentlichung irgendwelcher Teile davon. Warenzeichen Alle Produktnamen und Logos sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Eigentümer. Haftungsausschluss Der Inhalt dieses Handbuches ist auf Übereinstimmung mit dem beschriebenen Produkt geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in diesem Handbuch werden jedoch regelmäßig überprüft. Notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten. Für Verbesserungsvorschläge sind wir dankbar. Die Janich & Klass Computertechnik GmbH übernimmt keinerlei Haftung für Defekte, die direkt oder indirekt durch Fehler dieses Handbuches, Weglassen von Informationen oder durch Unstimmigkeiten zwischen Handbuch und Produkt entstanden sind. Sicherheitshinweise Diese Baugruppe darf auf keine andere Weise benutzt werden als in diesem Handbuch angegeben. Einbau, Inbetriebnahme und Wartung dieser Baugruppe dürfen ausschließlich durch qualifiziertes Personal erfolgen. Dieses Personal muss mit den Warnungen und Hinweisen dieses Handbuches vertraut sein. Qualifiziertes Personal im Sinne dieses Handbuches sind Personen, die mit Aufstellung, Montage, Inbetriebnahme und Betrieb dieser Baugruppe vertraut sind und über die ihren Tätigkeiten entsprechenden Qualifikation verfügen, wie z.b. - Ausbildung und Unterweisung bzw. Berechtigung, Stromkreise und Baugruppen bzw. Systeme gemäß den aktuellen Standards der Sicherheitstechnik ein- und auszuschalten, zu erden und zu kennzeichnen. - Ausbildung und Unterweisung gemäß den aktuellen Standards der Sicherheitstechnik in Pflege und Gebrauch angemessener Sicherheitsausrüstungen. - Schulung in Erster Hilfe. Bevor Sie diese Baugruppe in einen Baugruppenträger stecken, müssen Sie überprüfen, ob die erforderlichen Spannungen an den spezifizierten Steckverbinderpins vorhanden sind und ob die geforderten Ströme geliefert werden können. Vor jedem Wechsel von Baugruppen muss der Baugruppenträger ausgeschaltet werden. Diese Baugruppe enthält elektrostatisch gefährdete Bauteile. Elektrostatische Entladungen durch den menschlichen Körper o.ä. müssen daher unbedingt vermieden werden, z.b. durch vorheriges Berühren von geerdeten Metallteilen (Wasserleitung etc.). Das gilt insbesondere vor einem Wechsel der Baugruppe. Ziehen Sie nach jedem Wechsel von Baugruppen die Verriegelungsschrauben wieder fest. Schützen Sie diese Baugruppe vor Feuchtigkeit. Unter keinen Umständen dürfen leitfähige Gegenstände oder Flüssigkeiten an die Baugruppe gelangen. Seite 4 ( )

5 Betreiben Sie die Baugruppe nicht bei höheren Temperaturen als in dieser Beschreibung angegeben. Angeschlossene Kabel dürfen keiner Zugbelastung ausgesetzt werden. Setzen Sie die Baugruppe keinen starken Magnetfeldern aus, sonst droht Datenverlust auf der Festplatte. Die Baugruppe darf keinen starken Erschütterungen ausgesetzt werden, da diese die Festplatte zerstören können. Im Fall einer defekten Sicherung setzen Sie unbedingt eine neue des gleichen Typs ein, da andernfalls Brandgefahr besteht. Diese Baugruppe enthält eine Lithium-Batterie. ACHTUNG! Explosionsgefahr bei unsachgemäßem Auswechseln der Batterie. Die Batterie darf nur durch denselben oder einen von Janich & Klass empfohlenen Typ ersetzt werden. Verbrauchte Batterien sind entsprechend den jeweils gültigen gesetzlichen Bestimmungen zu entsorgen. Bei sichtbaren Beschädigungen an der Baugruppe schicken Sie diese bitte zur Reparatur zu Janich & Klass zurück. (Jede unautorisierte Reparatur kann zum Verlust der Garantie führen.) Versuchen Sie nicht, diese Baugruppe selbst zu reparieren. Wenden Sie sich bitte bei allen eventuellen Reparaturen direkt an Janich & Klass. Garantie-Reparaturen müssen von Janich & Klass direkt ausgeführt werden. History Revision Datum Name Änderungen HW-Revision s.h. Beschreibung für Hardware ( ) Seite 5

6 1 Überblick Janich&Klass entwickelt auch weiterhin aktuelle Prozessorkarten für den ISA96- und AT96-Bus, um seinen Kunden die Möglichkeit zu bieten, ihre bewährten und kostengünstigen Systeme und Baugruppen auch in Zukunft einsetzen zu können und ihr bestehendes Know-How sowie ihre Erfahrungen zu sichern. Dabei bietet die Baugruppe "D2/103" höchste Prozessorleistung bei geringen Verlustleistungen und eine Schnittstellenausstattung, die sowohl altbekannte als auch aktuelle Standards unterstützt. Die D2/103 basiert auf Intel's Core 2 Duo Mobilprozessoren, welche für Industrieanwendungen besonders gut geeignet sind. Die maximale Verlustleistung der Prozessoren liegt je nach Typ zwischen 10W und 35W. Ein Hardware- Mechanismus im Prozessor schützt ihn vor Überhitzung durch Reduzierung der Performance, wobei die Applikation weiterläuft. Janich&Klass bietet die D2/103 zur Zeit mit den folgenden Core 2 Duo Prozessortypen an: T7400 (2,16GHz, 4MB L2, 35W max.) L7400 (1,50GHz, 2MB L2, 17W max.) U7500 (1,06GHz, 2MB L2, 10W max.) Diese als auch der Chipsatz befinden sich auf Intel's Embedded Roadmap und sind damit mindestens 5 Jahre verfügbar. Besonders hervorzuheben ist die Flexibilität der D2/103 in Bezug auf die Schnittstellenausstattung (neu: SATA & PCIe) und die reichhaltige Ausstattung mit fest bestückter 512MB IDE Flash-Disk und einem CompactFlash-Sockel sowie der batteriegepufferten 1MB SRAM-Disk. Wie bei Janich&Klass üblich, wurde beim Design der Baugruppe besonderer Wert auf den Aspekt der elektromagnetischen Verträglichkeit und auf eine lange Verfügbarkeit der Einzelkomponenten gelegt. Frontansicht D2/103 'Standard' und 'Extended' D2/103 Standard, hier ohne HD-Laufwerk Seite 6 ( )

7 1.1 Die technischen Daten der ISA96 D2/103 in Stichworten: ISA96/AT96 CPU-Karte in 3HE, 8TE CPU-Modul D2 (fest montiert) mit folgenden Eigenschaften: - Fest aufgelöteter 32Bit Intel Core 2 Duo Mobilprozessor T7400, L7400 oder U7500, Taktfrequenz 2,16GHz, 1,5GHz oder 1,06GHz, 4MB oder 2MB On-Chip L2-Cache, 667MHz Systembustakt - Intel 945GME North-Bridge, integrierter Grafik-Controller GMA950 mit LVDS-Interface und SDVO Port - 1GB fest aufgelötetes DDR2-SDRAM, Taktfrequenz 667MHz - SODIMM-Sockel für DDR2-SDRAM 512MB bis 2GB, Taktfrequenz 667MHz Intel ICH7M DH South-Bridge mit 2xSATA (RAID0 / RAID1-Support), Winbond Super-IO W83627HG (mit internem Hardware-Monitor zur Überwachung von Temperaturen, Lüfterdrehzahl und Versorgungsspannungen) USB-bootfähiges AWARD/Phoenix-BIOS sowie VGA-BIOS im 1MByte Flash-EPROM On-Board 512MB IDE Flash-Disc (mit SLC-FLASH) und On-Board CompactFlash-Sockel an Primary IDE, Master/Slave über Jumper einstellbar. 44pol. 2mm-Pfostenleiste für 2,5"-Laufwerk ebenfalls an Primary IDE (UDMA-5) 2 SATA-Schnittstellen, wahlweise konfigurierbar für Onboard-Anschluss einer 2,5"-HD, für Onboard SATA-Buchse oder für Rear-I/O (RAID0 und RAID1 möglich). Gigabit-Ethernet-Controller Intel 82573L an PCIe-Kanal. Schnittstellen auf der Frontplatte bei Standard-Variante: VGA (analog), RS232, Mini-DIN für Keyboard und Maus (über Y-Kabel), RJ45 für Gb-Ethernet, Buchse für USB 2.0, LPT In der Standard-Version optional aufsteckbares Seriell-Modul als COM2 für RS232, RS232 Opto oder RS485/422 Opto (alle mit zusätzlicher USB-Schnittstelle) oder Modul mit 3-fach USB-Hub Zusätzliche mögliche Schnittstellen auf der Frontplatte bei Extended-Varianten: zweiter Gbit-Ethernet-Controller, beliebige Schnittstellen von Bausteinen für PCIe, 2x USB, AC97- Modem / HD-Audio, beliebige Schnittstellen von Bausteinen für SDVO (z.b. DVI, HDMI, Displayport) Über Rear-IO (mit Hilfe des 'D2 Rear-Extender') realisierbare Schnittstellen: 2x SATA, beliebige Schnittstellen von Bausteinen für PCIe, 2x USB, AC97-Modem / HD-Audio, LVDS zum Anschluss von Flachbildschirmen, PS/2-Keyboard (bzw. Tastaturencoder), PS/2-Maus, Reset-Eingang, Drehzahleingang für externen Lüfter. 1MByte batteriegepufferte SRAM-Disk abschaltbarer Watchdog, Triggerzeit zwischen 0,25s und 32s einstellbar Kopie des BIOS-Setup in EEPROM LED-Anzeigen auf der Frontplatte: "Run", "DD", "GP", LEDs für Ethernet Betriebsumgebungstemperatur 0-65 C Benötigte Versorgungsspannungen: +5V (max. 10A, Prozessor-, Speicher- und Peripherieabhängig) ( ) Seite 7

8 Technische Beschreibung Rev. 1.0 ISA96 D2/103 2 Konzeption der ISA96 D2/103 Bei der Entwicklung der ISA96 D2/103 standen u.a. folgende Aspekte im Vordergrund: Weitestmögliche Abwärtskompatibilität zu bisherigen ISA96/AT96 CPU-Baugruppen. Zeitgemäße Performance und Schnittstellenausstattung. Flexibilität in Bezug auf kundenspezifische Anforderungen. Kostengünstiges Design, kompakte Bauform und industriegerechte Grundausstattung der Baugruppe. Um die D2/103 auch in vorhandenen ISA96/AT96-Systemen einsetzen zu können, ist für Tastatur und Maus ein Mini-DIN-Steckverbinder vorgesehen. Ebenfalls vorhanden sind Steckverbinder für eine oder zwei COM-Schnittstellen, einen Analog-Monitor und für eine Parallel-Schnittstelle. Die Baugruppe besteht im Wesentlichen aus der Basisplatine im Eurokarten-Format und dem darauf montierten 'CPU-Modul D2', auf dem sich u.a. der Prozessor und der Speicher befinden (beide fest bestückt). Durch Austausch des CPU-Moduls lässt sich in einfacher Weise die D2/103 in Bezug auf Prozessorleistung und Verlustleistung anpassen. D2/103 Extended mit Rear-Extender1 und SATA-HD in Teilen und komplett montiert. Insbesondere für die stärkste Prozessorversion besitzt die D2/103 einen maßgefertigten Kupferkühlkörper mit eingepasstem, doppelt kugelgelagerten 50mm-Lüfter. Der Kühlkörper wird fest mit dem CPU-Modul D2 verschraubt und bietet so eine optimale thermische und mechanisch robuste Anbindung an das Silizium-Die des Prozessors und der Nordbrücke. Für die Prozessorversionen mit geringerer Verlustleistung ist auch ein passiver AluminiumKühlkörper verfügbar. Zur Grundausstattung der D2/103 gehört eine fest bestückte 512Mbyte große IDE Flash-Disk mit zuverlässigen SLC-FLASH-Chips, die ausreichend Kapazität für DOS oder EmbeddedBetriebssysteme bietet. Größere Kapazitäten lassen sich ebenfalls bei Bedarf realisieren. Fest bestückt ist außerdem ein Compact-Flash-Sockel zur Aufnahme von CompactFlashSpeicherkarten als IDE-Laufwerk. Die eingesteckten CF-Karten werden mechanisch durch die Führungsschiene des Baugruppenträgers verriegelt. Ein 2,5"-IDE-Laufwerk kann mit Hilfe des 'D2/103 HD-Träger1' auf der D2/103 fest montiert werden. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, ein 2,5"-SATA-Laufwerk zu montieren (dazu wird ein 'D2/103 HD-Träger2' benötigt). Zur nichtflüchtigen Speicherung von z.b. Prozessdaten und -parametern steht eine batteriegepufferte 1MByte SRAM-Disk zur Verfügung. Seite 8 ( )

9 Neben der auf Abwärtskompatibilität ausgerichteten Schnittstellenbestückung der D2/103 Standard-Version sind die möglichen Extended-Versionen besonders interessant für zukunftsweisende Projekte. Dabei sind auf einen Übergabesteckverbinder zu einer Adapterplatine, welche im Folgenden "Front-Extender" genannt wird und direkt hinter der Frontplatte sitzt, folgende Schnittstellen gelegt: 2x USB 2.0 AC97/HD-Audio: Hiermit lassen sich Audio-Ein-/Ausgänge sowie Modems realisieren. Ein SDVO-Kanal: Mögliche Schnittstellen sind DVI, HDMI oder der neue Display- Anschluss "DisplayPort" für Bild- und Ton-Signale. Ein PCI-Express-Kanal. Hier lassen sich alle Controller-Chips mit PCIe-Interface anbinden, wie z.b. ein Gigabit-Ethernet-Controller, ein kompletter Ethernet-Switch, oder ein SATA-Controller. An letzteren lassen sich über inzwischen recht gängige esata- Steckverbinder externe SATA-Laufwerke anschließen. Interessant könnte auch zukünftig die Möglichkeit sein, den PCIe-Kanal als sogenannten "Cabled PCI Express" an ein externes Gerät zu führen, z.b. für Messgeräte mit hoher Datenbandbreite. Dies alles lässt sich mit Hilfe entsprechender Front-Extender verwirklichen. Zur Zeit bietet Janich&Klass den "D2/103 Front-Extender1" an, welcher Gigabit-Ethernet und 1x USB 2.0 zur Verfügung stellt. Beinahe jede beliebige Kombination der oben genannten Möglichkeiten lässt sich über weitere Versionen der Front-Extender sehr einfach und innerhalb kurzer Zeit umsetzen. Bitte sprechen Sie uns an und teilen uns Ihre Wünsche und Vorstellungen mit. Wir betrachten die Entwicklung solcher Adapter als selbstverständlichen Service zu unseren CPU-Karten! Das Konzept der Front-Extender, welches die Möglichkeit bietet, unterschiedlichste Schnittstellen auf der Frontplatte bereit zu stellen, wird bei der D2/103 durch das Konzept der "Extender-Busse" ergänzt. Hierbei geht es darum, neben dem Standard-ISA96/AT96- Bus weitere Schnittstellen für den internen Anschluss von Geräten zur Verfügung zu stellen, ohne dabei die Servicefreundlichkeit einzuschränken, d.h. es müssen dazu auf der D2/103 keine Kabel gesteckt werden. Dabei bietet die D2/103 mechanisch gesehen 'neben' dem VG96-Stecker (für ISA96/AT96) mit Hilfe des "Rear-Extenders" einen weiteren Übergabesteckverbinder für verschiedenste Schnittstellen. Der Extender-Bus ist das Gegenstück zu diesem Übergabestecker und wird rechts neben dem ISA96/AT96-Bus im System fest montiert. Folgende Zeichnung verdeutlicht den prinzipiellen Aufbau: ( ) Seite 9

10 Standard ISA96/AT96-Bus a b c a b c Extender-Bus interne Schnittstellen VG96 -Stecker a b c Ansicht von oben Rear-Extender ISA96 D2/103 Auch beim Konzept des Extender-Busses sind die Kombinationsmöglichkeiten der unterschiedlichen Schnittstellen und den damit verbundenen Anschlussbelegungen bzw. Steckverbindern sowie die mechanischen Rahmenbedingungen so vielfältig, dass Janich&Klass diese Extender-Busse hauptsächlich nach Kundenwünschen entwickelt. Dies kann ebenfalls innerhalb kurzer Zeit realisiert werden. Folgende Schnittstellen sind auf dem Extender-Bus verfügbar: 2x USB 2.0 PS/2-Tastatur-Eingang (z.b. für eine Folientastatur mit Tastatur-Encoder) sowie die Tastatur-Signale der PS/2-Buchse auf der Frontplatte. Mit Hilfe eines geeigneten Tastatur-Encoders können somit eine an der Frontplatte angeschlossene Standard- Tastatur und eine Folien-Tastatur gleichzeitig betrieben werden! PS/2-Maus Speaker-Ausgang Reset-Eingang zum Zurücksetzen der kompletten Baugruppe. Drehzahl-Eingang für einen extern angeschlossenen Gerätelüfter. AC97/HD-Audio: Hiermit lassen sich Audio-Ein-/Ausgänge sowie Modems realisieren. Ein PCI-Express-Kanal: Hier lassen sich ebenfalls alle Controller-Chips mit PCIe-Interface anbinden, wie z.b. ein SATA-Controller, um eine RAID5-Funktionalität anzubieten. Der PCIe-Kanal kann auch dazu dienen, einen Adapter nach Standard-PCI Express, Standard-PCI oder sogar CPCI-Slots zu realisieren. 2x SATA: Die beiden SATA-Kanäle der D2/103 können auch (alternativ zu den Onboard- Steckverbindern) auf dem Extender-Bus genutzt werden. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die RAID0- oder RAID1-Fähigkeit der D2/103 genutzt werden soll. LVDS, 2 Kanäle: Hier können Flachbildschirme mit LVDS-Schnittstelle angeschlossen werden. Auch TFT-Displays mit Digital-RGB-Interface sind ansteuerbar, wenn dafür auf dem Extender-Bus ein Konverter LVDS -> Digital-RGB vorgesehen wird. Auch wenn die D2/103 für den ISA96/AT96-Bus konzipiert ist, kann sie selbstverständlich auch als Stand-Alone-Prozessorkarte ohne Bus eingesetzt werden. Seite 10 ( )

11 ( ) Seite 11 Rear ISA96/AT96-Bus-Connector (VG96) Connector for LVDS, Keyboard, Mouse, USB, Speaker, Reset, Fan, SATA, PCIe, AC97/HD-Audio LVDS Power Supply (Switching- & Linear- Regulators) 2x USB, PCIe, AC97/HD-Audio SATA SATA ISA-Bus FPGA IDE-Flash-Disc 512MByte CompactFLASH- Socket WatchDog System- Control ISA- Interface CPU-Modul D2 PCI LPC DDR2-SODIMM-Socket 512MB... 2GB 1MB- SRAM (buffered) Onboard 1GB DDR2-SDRAM System Memory 44pin Header for 2,5"-HD SATA Plug Plug for Onboard SATA 2,5"-HD Keyboard, Mouse LVDS ATA100 Firmware- HUB (BIOS) DDR2 667MHz DDR2 667MHz Primary IDE SATA SATA PCI Intel 945GME GMCH DMI- Interface Intel ICH7M DH Southbridge LPC Super-I/O W83627HG with Hardware- Monitor FSB 667MHz CRT SDVO PCIe 3x USB2.0 AC97/HD-Audio PCIe COM1, 2, LPT Keyboard, Mouse Intel Core 2 Duo Processor Ethernet- Controller 82573L SDVO-Device: e.g.dvi, HDMI, DisplayPort AC97/HD-Audio- Device: e.g. Modem or Audio PCIe-Device: e.g L or SATA-Controller D2/103 Front-Extender Front 3 LEDs Reset-Button VGA COM1 (RS232C) Keyboard/Mouse Gigabit-Ethernet USB LPT COM2-Modul e.g. DVI, HDMI or DisplayPort 2x USB e.g. Modem or Audio e.g. Gigabit-Ethernet, esata or Cabled PCI Express Standard-Version Extended-Versions 3 Blockschaltbild der ISA96 D2/103 Technische Beschreibung Rev. 1.0 ISA96 D2/103

12 4 Lageplan für Steckverbinder und Jumper auf Rückseite CMOS clear J14 S8 J4 J5 J1 1 CPU-Fan 5V GP1 GP2 COM1 S4 CompactFLASH Socket S6 S10 USB LPT S3 S1 Primary IDE Ethrnet 1 Primary IDE Keyboard Mouse S2 auf Rückseite J13 S7 S9 disable EEPROM VGA J2 J3 Lageplan der D2/103-Basis-Platine (ohne CPU-Modul D2) Im Folgenden werden nur die nicht selbsterklärenden Steckverbinder und Jumper erläutert. S2, S3: 2 x 50pol. High-Speed-Steckverbinder mit Signalen für Rear-IO. Sollen diese Signale verwendet werden, wird auf diese Steckverbinder ein Rear-Extender montiert, welcher die Signale an einen passenden Extender-Bus übergibt. S4: Standard-SATA-Buchse zum Anschluss eines SATA-Laufwerks (SATA-Kanal 2). S8: Spezieller Steckverbinder mit Signalen des SATA-Kanals 0. Dieser Steckverbinder wird in Verbindung mit dem D2 SATA-AD1 -Adapter verwendet, wenn eine 2,5 -SATA-Festplatte auf der CPU-Karte fest montiert werden soll. Der Adapter D2 SATA-AD1 ist Bestandteil des Zubehörs D2/103 HD-Träger2 S7: 16pol. Pfostenleiste zum Aufstecken eines Seriell-Moduls M4. Ist S7 bestückt, bleibt S9 (für Front-Extender) unbestückt. S9: 55pol. Messerleiste zum Anschluss eines D2/103 Front-Extenders. Ist S9 bestückt, bleibt S7 unbestückt. J2: Master/Slave-Zuordnung von CompactFlash-Sockel und Onboard-Flash-IDE. Jumper J2 CompactFlash-Sockel Onboard-Flash-IDE Offen Primary Master Primary Slave Gesetzt Primary Slave Primary Master J3: Funktion des Onboard-Flash-IDE-Laufwerks. Ist der Jumper gesetzt, ist das Laufwerk schreibgeschützt bzw. abgeschaltet. Welche der beiden Funktionen aktiv ist, lässt sich durch ein Hilfsprogramm einstellen (bei Bedarf kontaktieren Sie bitte Janich&Klass). J4, J5: Jumper GP1 bzw. GP2. Diese Jumper haben keine Hardware-Funktionalität, sind jedoch per Software auslesbar und können anwendungsspezifisch genutzt werden. Seite 12 ( )

13 5 Komponenten der ISA96 D2/ CPU-Modul D2 Das auf der ISA96 D2/103 aufgesteckte CPU-Modul D2 trägt die Kern-Komponenten der Prozessorkarte: Prozessor, Northbridge, Hauptspeicher, Clock-Generator und ein Großteil der Schalt- und Linearreglern, die zur Erzeugung der unterschiedlichen Versorgungsspannungen notwendig sind. Das CPU-Modul D2 wird in 3 unterschiedlichen Varianten mit folgenden Intel Core 2 Duo Prozessortypen bestückt: T7400 (2,16GHz, 4MB L2-Cache, 667MHz Frontsidebus, 35W max. Verlustleistung) L7400 (1,50GHz, 2MB L2-Cache, 667MHz Frontsidebus, 17W max. Verlustleistung) U7500 (1,06GHz, 2MB L2-Cache, 533MHz Frontsidebus, 10W max. Verlustleistung) Alle Typen besitzen 2 Prozessorkerne und unterstützen u.a. Execute Disable Bit, Intel Virtualization Technology und Enhanced Intel Speed Step. Letzteres ermöglicht ein lastabhängiges dynamisches Umschalten zwischen mehreren Arbeitspunkten (unterschiedliche CPU-Frequenzen und Kern-Spannungen), um Verlustleistungen zu minimieren. Der Prozessor ist fest auf das CPU-Modul D2 aufgelötet. Dies verhindert mögliche Kontaktprobleme am sonst notwendigen Sockel und erhöht dadurch die Betriebssicherheit. Die Northbridge Intel 945GME beinhaltet neben dem Interface zum Prozessor den Speicher-Controller für DDR2-SDRAM (max. 667MHz) und den integrierter Grafik-Controller GMA950 mit LVDS-Interface und SDVO Port. Auf dem CPU-Modul D2 ist bereits 1GByte DDR2-SDRAM fest aufgelötet. Für Anwendungen mit höherem Bedarf an Hauptspeicher ist ein Sockel für ein 200poliges DDR2-SODIMM- Modul (1,8V) vorhanden, dadurch sind Speichergrößen bis zu 3GByte realisierbar. Die Taktfrequenz des Hauptspeichers beträgt 667MHz (PC2-5300). 5.2 D2/103 Basis-Platine Alle folgenden Komponenten befinden sich auf der Basis-Platinen der ISA96 D2/103. Die Southbridge Intel ICH7M DH bildet dabei den zentralen Baustein, welcher die schnelle Schnittstelle zur Northbridge (2GB/s), PATA, SATA, PCIe, PCI, USB, und viele andere Schnittstellen und Funktionen enthält. Der Super-IO-Chip Winbond W83627HG enthält neben dem später beschriebenen Hardware-Monitor noch Schnittstellen für COM1, COM2, LPT, Tastatur und Maus Onboard Flash-Disk Die ISA96 D2/103 ist mit einer 512MByte großen Flash-Disk bestückt. Diese kann wie ein normales Festplattenlaufwerk (Primary Slave oder Master, per Jumper einstellbar) verwendet werden. Die Flash-Disk arbeitet mit zuverlässigen SLC-FLASH-Chips und bietet ausreichend Kapazität für Embedded-Betriebssysteme. Größere Kapazitäten lassen sich ebenfalls bei Bedarf realisieren USB-Schnittstellen Die ISA96 D2/103 bietet auf der Frontplatte eine USB 2.0-Schnittstelle (Universal Serial Bus) zum Anschluss von Peripheriegeräten. Weitere USB 2.0-Schnittstelle sind mit entsprechenden Seriell-Modulen für COM2 oder D2/103 Front-Extendern verfügbar. Über Rear-I/O-Adapter sind ebenfalls noch bis zu zwei Schnittstellen herausgeführt. Die USB- Schnittstellen entsprechen der USB-Spezifikation 2.0 und lassen somit Übertragungsraten ( ) Seite 13

14 von 480Mbit/s zu. USB-Geräte sind "hot-plug"-fähig, d.h. sie dürfen im Betrieb an die D2/103 an- oder abgesteckt werden. Zum Betrieb von USB 2.0-Geräten ist im Allgemeinen ein Betriebssystem erforderlich, welches die USB 2.0-Schnittstellen unterstützt, also z.b. Windows XP. USB 1.1-Tastaturen und USB-Laufwerke (USB-Stick, -Floppy, -CDROM, -HD) werden jedoch auch vom BIOS unterstützt (soweit dies im BIOS-Setup aktiviert wird), so dass diese auch z.b. unter DOS genutzt werden können EEPROM Auf der ISA96 D2/103 befindet sich ein 512Byte großes EEPROM. Es enthält normalerweise ein 1:1-Abbild der im Standard-CMOS-RAM gespeicherten Setup-Parameter. Sollte die Batterie einmal ausfallen, so werden die Daten im Standard-CMOS-RAM ungültig. Das BIOS der ISA96 D2/103 liest nun die zuletzt im EEPROM gespeicherten Parameter und schreibt sie ins Standard-CMOS-RAM zurück. Dadurch kann der Rechner auch trotz eines Batterieausfalls ohne Benutzereingriff booten. In einem solchen Fall sind jedoch Datum und Uhrzeit wahrscheinlich falsch und entsprechend zu korrigieren. Soll verhindert werden, dass im Fall ungültiger CMOS-Daten automatisch der Inhalt aus dem EEPROM ins Standard-CMOS-RAM kopiert wird, ist der Jumper J13 während des Bootens zu brücken (dies ist nur für den seltenen Fall sinnvoll, dass im EEPROM sich unsinnige Einstellungen befinden UND das CMOS-RAM ungültig ist). Im Setup müssen dann alle Einstellungen neu durchgeführt und im Standard-CMOS-RAM abgespeichert werden SCRAM Auf der ISA96 D2/103 befindet sich zusätzlich zum SDRAM-Hauptspeicher ein 1MByte großes statisches CMOS-RAM (SCRAM), dessen Inhalt durch die interne Lithium-Batterie gepuffert wird. Das SCRAM kann auf zwei verschiedene Arten genutzt werden: linear: Das SCRAM wird teilweise (die komplette Größe von 1MByte kann hier nicht genutzt werden) direkt in den Memory-Adressbereich zwischen D0000h und EFFFFh eingeblendet. Die benötigte Größe und die Startadresse lassen sich im BIOS-Setup auf der Seite "Special Features" unter dem Menüpunkt "On-Board Static RAM" einstellen. Selbstverständlich darf der eingestellte Adressbereich nicht von anderen Karten belegt sein. geschaltet: Das SCRAM ist in dieser Betriebsart in 16KByte große Blöcke zerlegt, wovon immer nur ein Block in den Memory-Adressbereich zwischen CC000h und EFFFFh eingeblendet wird. Über einen I/O-Port kann die Nummer des einzublendenden Blockes angegeben werden. Die Startadresse des 16KByte-Bereiches ist im BIOS-Setup auf der Seite "Special Features" unter dem Menüpunkt "On-Board Static RAM" einstellbar. Diese Betriebsart ist kompatibel zur EPROM-Disk der bisherigen ISA96 CPU-Karten. Seite 14 ( )

15 5.2.5 Watchdog Die ISA96 D2/103 verfügt über einen Watchdog, der einen Hardware-Reset auslöst, wenn er vom laufenden Programm nicht innerhalb einer bestimmten Zeit periodisch getriggert wird. Die Sicherheit des Gesamtsystems kann so deutlich verbessert werden. Der Watchdog muss per Software vom Anwenderprogramm bezüglich seiner Triggerzeiten konfiguriert werden, soweit er verwendet werden soll: Konfiguration des Watchdogs: Konfigurationsregister WDCONF (Index 0Bh): D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D WDT2 WDT1 WDT0 ENWD r/w r/w r/w r/w WDT2...0: ENWD: Diese Bits bestimmen die Zeitkonstante des Watchdogs. 0h: 0,25s 1h: 0,5s 2h: 1,0s 3h: 2,0s 4h: 4,0s 5h: 8,1s 6h: 16,1s 7h: 32,2s Durch Setzen dieses Bits wird der Watchdog scharf geschaltet. Mit dem nächsten Schreibzugriff auf das Konfigurationsregister WATCHDOG (Index 55h) startet dann der Zähler mit der hier eingestellten Zeitkonstante. Dieses Konfigurationsregister WDCONF beschreibt man wie folgt: Auf I/O-Register 45h den Wert 0Bh schreiben. I/O-Register 46h auslesen, um Bit4-7 nicht zu verändern. Auf I/O-Register 46h den gewünschten Wert für WDCONF schreiben (Bit4-7 unverändert lassen). Triggern des Watchdogs: Der Watchdog wird erst dann aktiv, wenn er zum ersten Mal getriggert wird. Dies geschieht folgendermaßen: Auf I/O-Register 45h den Wert 55h schreiben Auf I/O-Register 46h einen Wert 55h schreiben (der Wert 55h löst einen sofortigen Reset der ISA96 D2/103 aus). ( ) Seite 15

16 5.2.6 Hardware-Monitor Zur Überwachung der Versorgungsspannungen, der Temperaturen und der Lüfter ist auf der ISA96 D2/103 ein Hardware-Monitor integriert (im Super-I/O-Chip). Die im BIOS-Setup im Untermenü "PC Health Status" dargestellten Messwerte werden aus diesem Baustein ausgelesen. Es können folgende Messwerte abgerufen werden: Versorgungsspannungen: Temperaturen: Lüfter: CPU-Core-Spannung, 0.9V, 1.20V, 2.5V, 3.3V, 5V, 12V Umgebungstemperatur und CPU-Temperatur Lüfterdrehzahl CPU-Lüfter und Gehäuselüfter Der Hardware-Monitor kann nur über I/O-Register (Adresse 295h, 296h) angesprochen werden. Bitte wenden Sie sich an Janich & Klass, falls Sie an weiteren Informationen zu diesem Baustein bzw. an Beispielprogrammen (C-Sourcen) interessiert sind. Seite 16 ( )

17 6 Videocontroller Der Chipsatz der ISA96 D2/103 enthält einen hochintegrierten Videocontroller vom Typ "Intel GMA950" mit spezieller 3D-Engine und Dual-Display Support. Der Controller nutzt die "Unified Memory Architecture" (UMA), bei der bis zu 224MByte des schnellen DDR2-SDRAM Hauptspeichers für den Videocontroller reserviert werden und bietet DVMT (Dynamic Video Memory Technology), wobei dynamisch nur soviel Hauptspeicher genutzt wird, wie benötigt. Die vom Controller erzeugten Bilder gelangen über zwei sogenannte Pipes auf zwei von vier möglichen Ports (Analog-VGA, LVDS, 2 x SDVO). Es ist somit möglich, zwei Displays gleichzeitig anzuschließen, auf denen verschiedene Bildinhalte angezeigt werden. Die folgende Tabelle zeigt die möglichen Konfigurationen: Port Interface Ort Display-Typen Analog-VGA VGA-Buchse Frontplatte Analog-Monitore LVDS Rear- Extender Extender-Bus TFT-Displays mit LVDS-Interface oder Digital- RGB-Displays (über LVDS-Umsetzer auf Extender-Bus) SDVO B Front-Extender Frontplatte DVI, TV-Out, HDMI, Display-Port SDVO C nicht genutzt - - Grundsätzlich ist auf jeder ISA96 D2/103 die DSUB-Buchse VGA auf der Frontplatte vorhanden, hier lassen sich handelsübliche Röhren-Monitore bzw. analoge Flachdisplay-Monitore anschließen. Soll darüber hinaus ein digitales (Flach-)Display angeschlossen werden, benötigen Sie dazu den D2/103 Rear-Extender und einen passenden D2/103 Extender-Bus. Bitte wenden Sie sich bei Bedarf an Janich & Klass, um weitere Details abzuklären. 6.1 Video-BIOS Das BIOS der Videocontrollers ist voll kompatibel zum Standard IBM VGA BIOS und zu den Interrupt 10h Video Service Funktionen. Diese Interrupt 10h Standardfunktionen sind ausführlich in diversen Publikationen beschrieben und sind nicht Gegenstand dieser Beschreibung. In der Standard-Version der ISA96 D2/103 hat das Video-BIOS eine Größe von 64Kbyte und belegt den Speicherbereich C0000h - CFFFFh (!). Der bei vielen anderen Systemen freie Speicherbereich von C8000h - CF000h steht hier also nicht zur Verfügung. ( ) Seite 17

18 7 Ethernet-Controller 7.1 Gigabit-Ethernet-Controller Auf der ISA96 D2/103 ist ein Gigabit-Ethernet-Controller vom Typ Intel 82573E bestückt. Dieser Controller unterstützt 10Base-T, 100Base-TX und 1000Base-T Netzwerke. Die RJ45- Buchse zum Anschluss eines Standard-Twisted-Pair-Netzwerkkabels (Cat.5 oder besser) ist über die Frontplatte erreichbar. Allgemeine Eigenschaften Gigabit-Ethernet-Controller mit PCIe-Busmaster-Interface Integriertes 10Base-T-, 100Base-TX- und 1000Base-T-Interface Auto-Negotiation für Geschwindigkeit, Duplex und Flow-Control 32KByte Sende- und Empfangspuffer 2 LEDs (1 davon 2-farbig) an der RJ45-Buchse zur Kontrolle der Netzwerkaktivitäten PXE-Unterstützung zum Booten über Netzwerk. Status-LEDs Der Ethernet-Controller steuert eine 2-farbige LED "Spd" (grün/orange) und eine LED "L/A" (orange), die auf der Frontplatte direkt in der RJ45-Buchse "Ethernet" zu finden sind. Diese LEDs liefern Informationen über Zustand und Aktivität des Netzwerks und des Controllers: Spd (grün/orange): grün: orange: aus: 1000Base-T Modus. 100Base-Tx Modus. 10Base-T Modus. L/A (orange): "Link/Activity" - diese LED leuchtet, solange eine einwandfreie Netzwerkverbindung besteht. Bei Netzwerkaktivitäten verlischt diese LED im Rhythmus der gesendeten bzw. empfangenen Datenpakete. 7.2 Nützliche Hinweise zum Ethernet Stichwort Auto-Negotiation: Die Netzwerk-Controller unterstützen Auto-Negotiation bezüglich Duplex und Geschwindigkeit (Baudrate). Damit ist Folgendes gemeint: Jeder Netzwerk-Controller teilt zyklisch über sogenannte Link-Pulse-Protokolle den anderen Teilnehmern am Netzwerk mit, welche möglichen Betriebsarten er bezüglich Duplex und Baudrate unterstützt, und wertet im Gegenzug die Link-Puls-Protokolle aller anderen Teilnehmer an einem Netzwerk-Segment aus. Auf diese Weise wird der günstigste Modus ermittelt und eingestellt, welcher von allen Segment-Teilnehmern unterstützt wird. Damit entfällt für den Anwender die Notwendigkeit, die Netzwerkkonfiguration in diesen Punkten manuell einzustellen. Stichwort PXE-Support: Im BIOS der D2/103 ist ein PXE-Boot-ROM für den Ethernet-Controller integriert. Dadurch wird es möglich, sich ohne zusätzliche Software über das Ethernet mit einem entsprechenden Server zu verbinden und eine Installation oder ein Software-Update durchzuführen. Hierzu muss im BIOS-Setup im Untermenü Integrated Peripherals der Punkt Onboard Lan Boot ROM aktiviert werden. Nach Speicherung und erneutem Start des BIOS-Setup kann dann unter Advanced BIOS Features beim Punkt First/Second/Third Boot Device der Ethernet-Controller ausgewählt werden. Seite 18 ( )

19 8 Ressourcenbelegung 8.1 I/O- und Memory-Adressbelegung Im I/O-Adressraum von 0000h bis FFFFh belegt die ISA96 D2/103 die folgenden Adressen: Adresse Funktion 0000h-001Fh DMA-Controller 0020h-0021h Interrupt-Controller 0024h-0025h Interrupt-Controller 0028h-0029h Interrupt-Controller 002Ch-002Dh Interrupt-Controller 002Eh-002Fh LPC SIO 0030h-0031h Interrupt-Controller 0034h-0035h Interrupt-Controller 0038h-0039h Interrupt-Controller 003Ch-003Dh Interrupt-Controller 0040h-0043h Timerbaustein 0044h-0047h D2/103 Konfigurationsport 004Eh-004Fh LPC SIO 0050h-0053h Timerbaustein 0060h-0067h Tastaturcontroller 0070h-0077h Echtzeituhr & CMOS-RAM 0080h Diagnoseanzeige 0080h-0091h DMA-Controller 0092h Systemstatusbits (Port A) 0093h-009Fh DMA-Controller 00A0h-00A1h Interrupt-Controller 00A4h-00A5h Interrupt-Controller 00A8h-00A9h Interrupt-Controller 00ACh-00ADh Interrupt-Controller 00B0h-00B5h Interrupt-Controller 00B8h-00B9h Interrupt-Controller 00BCh-00BDh Interrupt-Controller 00C0h-00DFh DMA-Controller 0170h-0177h Secondary IDE 01F0h-01F7h Primary IDE 0278h-027Fh LPT2 (falls im BIOS-Setup eingestellt) 0295h-0296h Hardware-Monitor 02E8h-02EFh COM4 (falls im BIOS-Setup eingestellt) 02F8h-02FFh COM2 (falls im BIOS-Setup eingestellt) 0378h-037Fh LPT1 (falls im BIOS-Setup eingestellt) 03B4h-03B5h CRT Registers / Data Port (MDA) 03BAh Input Status Register 1 (ST01) / Feature Control Register (FCR) 03C2h Input Status Register 0 (ST00) / Output Register (MSR) 03C0h-03C1h Attribute Controller Index / Data Port 03C4h-03C5h Sequencer Index / Data Port 03C6h Pixel Data Mask Register 03C7h DAC State Register 03C9h Palette Data Register 03CAh Feature Control Register (FCR) 03CCh Misc. Output Register (MSR) 03CEh-03CFh Graphics Controller Index / Data Port 03D4h-03D5h CRT Registers / Data Port (CGA) 03DAh Input Status Register 1 (ST01) / Feature Control Register (FCR) 03E8h-03EFh COM3 (falls im BIOS-Setup eingestellt) 03F2h-03F7h Floppy-Disk Controller 03F8h-03FFh COM1 (falls im BIOS-Setup eingestellt) ( ) Seite 19

20 Adresse 0400h-047Fh 0480h-04BFh 04D0h-04D1h 0500h-051Fh 0CF8h-0CFCh Funktion ACPI Controller GPIO Interrupt-Controller SMBus-Controller PCI Konfigurationsport Der MEMORY-Adressraum ist wie folgt aufgeteilt: 0h - 9FFFh 640KByte DOS Application Area A0000h - BFFFFh 128KByte Video Buffer C0000h - CFFFFh 64KByte Video-BIOS D0000h - EFFFFh 128KByte Adapter Area F0000h - FFFFFh 64KByte System BIOS h - 3FFFFFFFh 1GByte Main Memory h - FEBFFFFFh 3GByte PCI Memory FEC00000h - FFFFFFFFh 20MByte APIC & System BIOS Darüber hinaus werden noch diejenigen Memory- und I/O-Adressen belegt, die das PCI- BIOS für die PCI-Devices vergibt. 8.2 Interrupts Interrupt IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7 IRQ8 IRQ9 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 IRQ15 IRQ16-IRQ23 Im APIC-Modus zugeordnet zu Systemtimer Tastatur 2. Interrupt-Controller COM2 COM1 Floppy-Disk Controller LPT1 Echtzeituhr Microsoft ACPI-konformes System PS/2-Maus Coprozessor Primary IDE Secondary IDE Frei vom BIOS zuweisbar Seite 20 ( )

21 9 Jumper, Schalter & LEDs 9.1 Standard-CMOS-RAM löschen Sämtliche durch das BIOS-Setup veränderbaren Parameter (siehe Kapitel "Setup") werden im Standard-CMOS-RAM gespeichert und nach Abschalten des Rechners durch die Batterie gepuffert. Sollten diese Daten einmal z.b. durch ein Programm unkontrolliert verändert werden, so kann es möglich sein, dass die ISA96 D2/103 nicht mehr korrekt bootet. In diesem Falle muss der SMD-Jumper J14 bei ausgeschaltetem Rechner mit einem leitenden Gegenstand für mindestens 3 Sekunden kurzgeschlossen werden. Der Inhalt des Standard- CMOS-RAMs ist dadurch für ungültig erklärt worden; das BIOS benutzt dann die im EEPROM bzw. im EPROM gespeicherten Default-Werte. 9.2 Bedeutung der LEDs Auf der ISA96 D2/103 befinden sich, abgesehen von den LEDs an der Netzwerkbuchse, noch 3 weitere LEDs auf der Frontplatte, deren Bedeutung im Folgenden erklärt wird. RUN (blau): Nach dem Einschalten der Baugruppe bzw. nach einem Reset leuchtet diese LED für ca. eine halbe Sekunde. Nachdem das Karteninterne LCA geladen ist, beginnt sie, im Sekunden-Takt zu blinken. Dieses Blinken ist ein Zeichen dafür, dass die CPU-Baugruppe einwandfrei angelaufen ist und begonnen hat, den sogenannten POST (Power On Self Test) abzuarbeiten. Erst wenn dieser POST abgeschlossen ist, leuchtet diese LED wieder konstant, und das Booten des Betriebssystems wird eingeleitet. Sollte die RUN-LED nach dem Start des Bootvorgangs mit 2Hz weiterblinken, bedeutet dies, dass die Spannung der Lithium-Batterie zur Pufferung des CMOS-RAMs zu gering ist. Die Batterie sollte dann so bald wie möglich erneuert werden. DD (grün): Diese LED leuchtet bei folgenden Aktivitäten: Zugriffe auf Laufwerke, die an den PATA-Kanal der D2/103 angeschlossen sind (CompactFlash-Sockel, On-Board Flash-Disk, Laufwerke an 44pol. Pfosten S10). Zugriffe auf Laufwerke, die an die SATA-Kanäle der D2/103 angeschlossen sind. GP (gelb): Die Bezeichnung GP steht für "General Purpose". Die Funktion dieser LED kann im BIOS- Setup (Special Features) eingestellt werden. Zur Auswahl stehen folgende Einstellungen: Aktivität auf Rx/Tx-Leitungen von einer der beiden seriellen Schnittstellen. Aktivität auf einer bestimmten Interrupt-Leitung. CMOS-Batteriespannung zu niedrig. Der Anwendungszweck dieser LEDs zielt in erster Linie auf die Entwicklungs- und Inbetriebnahmephase zur Diagnose und Fehlersuche. Darüber hinaus bleibt diese LED auch nach dem Einschalten an, wenn eine der internen Spannungsversorgungen fehlerhaft ist. ( ) Seite 21

22 10 Schnittstellen 10.1 Busbelegung ISA96-Variante Die folgende Tabelle zeigt die Pinbelegung des Bussteckers für die ISA96-Variante. a b c 1 GND MASTER# IOCHCK# 1 2 RESET SD15 SD V SD14 SD6 3 4 IRQ9 SD13 SD5 4 5 MEMR# SD12 SD4 5 6 DRQ2 SD11 SD3 6 7 n.c. (-12V) SD10 SD WS# SD9 SD V SD8 SD GND SBHE# IOREADY SMEMW# LA23 *3 AEN SMEMR# LA22 *3 SA IOW# LA21 *3 SA IOR# LA20 *3 SA DACK3# *2 LA19 SA DRQ3 *1 LA18 SA DACK1# *2 LA17 SA DRQ1 *1 DACK7# *1 SA REF# DRQ7 *1 SA CLOCK DACK6# *2 SA IRQ7 DRQ6 *1 SA IRQ6 DACK5# *3 SA IRQ5 DRQ5 *1 SA IRQ4 DACK0# *2 SA IRQ3 DRQ0 *1 SA DACK2# MEMCS16# SA TC IOCS16# SA BALE IRQ15 SA V IRQ14 SA OSC IRQ12 SA MEMW# IRQ11 SA GND IRQ10 GND 32 Standard-ISA96-Busbelegung *1: Diese Eingangssignale haben auf der ISA96 D2/103 keine Funktion. Sie sind an Pull-Down- bzw. Pull-Up-Widerstände angeschlossen, um floatende Busleitungen zu vermeiden. *2: Diese Ausgangssignale sind auf dem ISA96-Bus ständig "high". *3: Diese Ausgangssignale sind auf dem ISA96-Bus ständig "low". Seite 22 ( )

23 10.2 Busbelegung AT96-Variante Die folgende Tabelle zeigt die Pinbelegung des Bussteckers für die AT96-Variante. a b c 1 GND SBHE# IOCHCK# 1 2 RESET MEMCS16# SD V SA23 *3 SD6 3 4 IRQ9 IOCS16# SD5 4 5 MEMR# SA22 *3 SD4 5 6 DRQ2 IRQ10 SD3 6 7 n.c. (-12V) SA21 *3 SD WS# IRQ11 SD V SA20 *3 SD GND IRQ12 IOREADY SMEMW# n.c. (UBatt) AEN SMEMR# IRQ15 SA IOW# n.c. *3 SA IOR# IRQ14 SA DACK3# *2 n.c. *1 SA DRQ3 *1 DACK0# *3 SA DACK1# *2 MEMR# SA DRQ1 *1 DRQ0 *1 SA REF# MEMW# SA CLOCK DACK5# *2 SA IRQ7 SD8 SA IRQ6 DRQ5 *1 SA IRQ5 SD9 SA IRQ4 DACK6# *2 SA IRQ3 SD10 SA DACK2# DRQ6 *1 SA TC SD11 SA BALE SD12 SA V SD13 SA OSC SD14 SA GND SD15 SA GND MASTER# GND 32 Standard-AT96-Busbelegung *1: Diese Eingangssignale haben auf der ISA96 D2/103 keine Funktion. Sie sind an Pull-Down- bzw. Pull-Up-Widerstände angeschlossen, um floatende Busleitungen zu vermeiden. *2: Diese Ausgangssignale sind auf dem ISA96-Bus ständig "high". *3: Diese Ausgangssignale sind auf dem ISA96-Bus ständig "low". ( ) Seite 23

24 10.3 IDE-Schnittstellen Auf der ISA96 D2/103 befinden sich eine high performance IDE Schnittstelle, welche auch den "Ultra ATA100 synchronous DMA-Mode" mit bis zu 100Mbytes/Sek. unterstützt. Die erste (primary) IDE-Schnittstelle ist kartenintern fest verdrahtet für die onboard Flash- Disk (Slave) und den CompactFlash-Sockel (Master). Die zweite (secondary) IDE-Schnittstelle ist sowohl auf der 40pol. Pfostenleiste S7, als auch auf der 44pol. Pfostenleiste S5 verfügbar. Letztere ist für eine 2,5"-Festplatte reserviert, die mit der ISA96 D2/103 verschraubt und über ein Flachbandkabel angeschlossen wird Steckerbelegung der Standard-IDE-Schnittstelle 44pol. Pfostenleiste S10 /RESET 1 2 GND SD7 3 4 SD8 SD6 5 6 SD9 SD5 7 8 SD10 SD SD11 SD SD12 SD SD13 SD SD14 SD SD15 GND DRQ GND /IOW GND /IOR GND IORDY GND /DACK GND IRQ SA ATADET SA SA2 /CS /CS1 /HDLED GND +5V V GND Seite 24 ( )

25 10.4 Seriell-Schnittstellen Die ISA96 D2/103 besitzt zwei Seriell-Schnittstellen mit je 16Byte FIFO (16550 kompatibel). Die erste Schnittstelle (COM1) ist fest als RS232C ausgeführt. Die zweite Schnittstelle COM2 kann durch ein Seriell-Modul M4 realisiert werden. Im Normalfall sind die beiden Seriell-Schnittstellen im BIOS-Setup als COM1/COM2 konfiguriert. Sollte jedoch auf einer externen Schnittstellenkarte bereits COM1/COM2 vorhanden sein, so müssen die beiden Seriell-Schnittstellen auf der ISA96 D2/103 im BIOS- Setup manuell als COM3/COM4 eingestellt werden. Genauere Angaben zu den Seriell-Treibermodulen finden sich in den dazugehörenden Technischen Beschreibungen. Die aktuelle Janich & Klass Preisliste gibt Auskunft darüber, welche Treibermodule und Adapter zur Zeit erhältlich sind RS232-Schnittstelle COM1 9pol. Sub-D-Stecker COM1 1 DCD DSR 6 2 RxD RTS 7 3 TxD CTS 8 4 DTR RI 9 5 GND 10.5 Steckerbelegung der Parallel-Schnittstelle 25pol. Sub-D-Buchse LPT /STROBE 1 DATA0 2 DATA1 3 DATA2 4 DATA3 5 DATA4 6 DATA5 7 DATA6 8 DATA7 9 /ACK 10 BUSY 11 PE 12 SELECTED /AUTOFEED 15 /ERROR 16 /INIT 17 /SELECT 18 GND 19 GND 20 GND 21 GND 22 GND 23 GND 24 GND 25 GND Die Parallel-Schnittstelle ist kompatibel zu ECP, EPP, PS/2, SPP und IEEE1284. ( ) Seite 25

26 10.6 Steckerbelegung der Tastatur- / Mausschnittstelle In die Frontplatte der D2/103 ist eine 6polige Mini-DIN-Buchse eingebaut. Hier kann eine Standard-Tastatur mit PS/2-Stecker angeschlossen werden. An zwei von der Tastatur unbenutzten Pins der Mini-DIN-Buchse sind die Signale der PS/2- Maus-Schnittstelle gelegt. Mit Hilfe von sogenannten Y-Kabeln, welche die Signale von Maus- und Tastatur-Schnittstelle auf zwei getrennten Mini-DIN-Buchsen bereitstellen, lassen sich beide Geräte gleichzeitig betreiben. Pinbelegung der Mini-DIN-Buchse (Draufsicht): 1 KB-Data 2 MS-Data 3 GND V 5 KB-CLK MS-CLK Die D2/103 verfügt darüber hinaus über eine Umschalt-Logik, mit welcher die Tastatur- Signale dieser Buchse auf den Rear-Extender umgelegt werden können. Die Signale des Tastatur-Controllers liegen dann ebenfalls einzeln auf dem Rear-Extender. Auf diese Weise kann über den Rear-Extender/Extender-Bus ein Tastatur-Encoder angeschlossen werden, der es ermöglicht, z.b. eine Folientastatur und eine an der Frontplatte angeschlossene Standard-Tastatur gleichzeitig zu betreiben. Die Steuerleitung für die Umschalt-Logik befindet sich ebenfalls auf dem Rear-Extender/ Extender-Bus Pinbelegung USB-Schnittstellen Die USB-Schnittstellen, welche auf die Frontplatte der D2/103 geführt sind, besitzen folgende (Standard-) Pinbelegung: 4 GND 3 2 D+ D- 1 +5V Der +5V-Pin kann mind. 500mA zur Verfügung stellen und ist mit einer selbstrückstellenden Sicherung geschützt. Seite 26 ( )

27 11 Software zur D2/103 Notwendige Treiber-Software für unterschiedliche Betriebssysteme sind über Janich&Klass oder über das Internet zu bekommen. Dabei stammen auf der D2/103 alle diesbezüglich relevanten Bauteile von Intel. Hier eine Übersicht über die aktuellen Links (wobei sich Diese bei den Herstellern von Zeit zu Zeit ändern können). Ausgangspunkt ist dabei die Internet-Seite hier aus gelangt man zu Software für den Chipsatz (und den Graphik-Controller), welcher unter der Bezeichnung Mobile Intel 945 Express Chipset Family im Unterbereich Laptop Chipset zu finden ist. Netzwerk-Treiber für die D2/103 findet man im Unterbereich Ethernet Components -> Ethernet Controllers bei Intel 82573L Gigabit Ethernet Controller Wichtig bei Windows-Betriebssystemen ist, dass zuerst das sogenannte INF Update Utility installiert wird, um die einzelnen Chipsatz-Komponenten dem Betriebssystem bekannt zu machen. Für Inbetriebnahme- oder Service-Zwecke bietet Janich&Klass das Hilfsprogramm CMOSM4.EXE (DOS-Programm) an, mit dem der Inhalt des CMOS-RAMs und des Backup- EEPROMs in einer Datei gesichert bzw. aus einer Datei zurück ins CMOS-RAM / EEPROM geschrieben werden kann. Dadurch lassen sich auf einfachem und sicherem Weg reproduzierbare Konfigurationen der D2/103 einspielen. Ein mit CMOSM4.EXE erzeugte Datei kann darüber hinaus Janich&Klass zugesendet werden, um damit die kundenspezifische Ausliefer-Konfiguration für die Baugruppe festzulegen. Aufruf zum Schreiben einer Image-Datei ins CMOS/EEPROM: CMOSM4 /wfile FILE ist der Dateiname OHNE Extension (ist immer.cms) Aufruf zum Auslesen des CMOS/EEPROM (schreibt in Image-Datei): CMOSM4 /rfile FILE ist der Dateiname OHNE Extension (ist immer.cms) Als DOS-Programm sowie im C-Quellcode wird auch das Utility D2HWMxs.EXE zur freien Verfügung gestellt, um zu verdeutlichen, wie der Hardware-Monitor der D2/103 ausgelesen werden kann. ( ) Seite 27

28 12 Stromspar- und Schutzfunktionen des Prozessors Der Prozessor der D2/103 ist vom Typ Intel Core 2 Duo und bietet die Möglichkeit, während des Betriebs sehr schnell zwischen unterschiedlichen Operating Points zu wechseln, um die Verlustleistung zu reduzieren, soweit es die von der Software-Anwendung benötigte Performance erlaubt. Ein Operating Point (im folgenden OP genannt) setzt sich dabei aus einer bestimmten Prozessorfrequenz mit dazu notwendiger Kernspannung zusammen. Beispielsweise besitzt der Prozessor T7400 (2,16GHz) einen maximalen OP von 2,16GHZ bei 1,175V Kernspannung und einen minimalen OP von 1,00GHz bei 0,937V Kernspannung (die Kernspannungswerte können von Prozessor zu Prozessor schwanken und werden bei der Produktion festgelegt). Zwischen maximalem und minimalem OP sind mehrere Zwischen- OPs möglich. Die Umschaltung zwischen 2 OPs verläuft sehr schnell (ca. 10µs), so dass Diese etliche male pro Sekunde durchgeführt werden können. Durch Umschaltung auf einen niedrigeren OP wird die Verlustleistung gesenkt. Diese vorab erläuterte Funktionalität wird von Intel unter dem Begriff EIST (Enhanced Intel Steedstep Technology) zusammengefasst. EIST ist dafür gedacht, die Prozessorleistung der gerade vom System benötigten Leistung anzupassen, um die Verlustleistung zu reduzieren, ohne das System effektiv zu verlangsamen. Dazu ist jedoch ein Software-Treiber notwendig, welcher die Systemauslastung ermittelt und dazu passend einen Arbeitspunkt einstellt. In Windows XP ist ein solcher Treiber von Hause aus schon integriert. Dabei lässt sich das Verhalten bezüglich EIST nicht direkt einstellen, sondern nur durch die Wahl des Energieschemas (unter Systemsteuerung -> Energieoptionen), z.b.: - Desktop & Dauerbetrieb : Immer maximaler Operating Point, kein EIST - Tragbar/Laptop : Wechselnde Operating Points, abhängig von System-Auslastung - Minimaler Energieverbrauch : Immer minimaler Operating Point Eine weitere Stromspar-Funktion nennt sich C1E oder auch Enhanced HALT State. Hierbei schaltet der Prozessor automatisch in den niedrigsten OP, wenn der HALT-Befehl ausgeführt wird. Diese Funktion ist Betriebssystem-unabhängig bzw. benötigt keine Treiber. Sie lässt sich im BIOS-Setup unter Advanced BIOS Features -> CPU-Feature ein-/ausschalten. Auch wenn die Umschaltzeiten zwischen verschiedenen OPs sehr kurz sind, ist es nicht auszuschließen, dass die obigen Funktionen z.b. bei Echtzeitbetriebssystemen zu Problemen führen können. Diese Möglichkeit sollte man gegebenenfalls im Auge behalten. Die Umschaltung auf den niedrigsten OP wird auch zum Schutz vor Überhitzung genutzt und nennt sich bei Intel Thermal Monitoring 2 oder kurz TM2. Eine Logik im Prozessorkern überwacht die Kern-Temperatur und schaltet den Prozessor auf den niedrigsten OP, wenn (und solange) die Kern-Temperatur 100 C überschreitet, damit eine weitere Überhitzung vermieden wird. Steigt die Temperatur trotzdem weiter an und erreicht 125 C, schaltet sich per Hardware die gesamte Baugruppe in den Reset-Zustand, um eine dauerhafte Beschädigung der Komponenten zu verhindern. Prozessorkern-Temperaturen oberhalb 100 C sollten jedoch im Normalbetrieb niemals auftreten. Ist dies dennoch der Fall, deutet dies auf einen Defekt, zu hohe Umgebungstemperaturen bzw. ein schlecht dimensioniertes Kühlkonzept hin. Seite 28 ( )