SER4-FIFO RS422/485. Technische Beschreibung

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1 Computertechnik GmbH SER4-FIFO RS422/485 Technische Beschreibung Bestellnummern: SER4-FIFO RS422/ SER2-FIFO RS422/485 Ihr Ansprechpartner: 1996 by Janich & Klass Computertechnik GmbH, Wuppertal ( ) Zum Alten Zollhaus Wuppertal Germany Tel: +49 (0) Fax +49 (0) BBS +49 (0)

2 Technische Beschreibung Ver. 1.0 ISA96/AT96 SER4-FIFO RS422/485 Inhaltsverzeichnis 1. Kurzbeschreibung Adreßlage Einstellen der Adreßlage Interrupts Einstellen der Interrupt-Kanäle ISA96/AT96-Umschaltung Standardeinstellungen für Adressen und Interrupts Mögliche Probleme bei der Adreß- und Interruptauswahl FIFO-Betrieb Anordnung der Schnittstellen Belegung der opto-entkoppelten RS422/485 Schnittstellen ISA96/AT96-BUS-Schnittstelle ISA96/AT96-Bus-Signale Stromaufnahme Mechanische Daten Betriebsbedingungen Bauteillageplan Stückliste Schaltplan...16 ( ) Seite 2

3 1. Kurzbeschreibung Die ISA96/AT96 SER4-FIFO RS422/485 ist eine Adapter-Baugruppe mit 4 seriellen Schnittstellen 1. Der Betrieb ist an einem ISA96- oder AT96-Bus möglich. Merkmale: Vier serielle PC-kompatibele Schnittstellen Auf allen Schnittstellen kann ein 16Byte großer FIFO aktiviert werden (kompatibel zum NS16550). Die FIFO-Ansteuerung wird von vielen Standard-Softwarepaketen unterstützt. zwei serielle Schnittstellen vom Typ RS422/485, galvanisch entkoppelt zwei serielle Schnittstellen lassen sich über Sub-Einschübe wie folgt realisieren: SUB-Einschub RS232C, entsprechend V24/V.28 (9pol. D-Buchse - Stifte) SUB-Einschub RS232C, galvanisch entkoppelt (9pol. D-Buchse - Stifte) SUB-Einschub RS422, galvanisch entkoppelt (9pol. D-Buchse - Stifte) SUB-Einschub RS485, galvanisch entkoppelt (9pol. D-Buchse - Stifte) SUB-Einschub 20mA-Strom, galvanisch entkoppelt (9pol. D-Buchse - Stifte) weitere Module auf Anfrage Übertragungsraten von Baud Volle 16-Bit I/O-Adressierung Adressbereich einstellbar auf Standardadressen (COM1, COM2...) und einige andere festgelegte Werte Bis zu 8 SER4-FIFO Baugruppen lassen sich gleichzeitig in einem Rechnersystem betreiben (32 serielle Schnittstellen) Interruptbetrieb über alle freien IRQ-Leitungen des ISA96/AT96-Bus möglich Gemeinsamer Interrupt für alle Schnittstellen einer Karte möglich 1 Alternativ ist auch eine Variante mit nur 2 seriellen Schnittstellen erhältlich. Die Subeinschübe entfallen dabei. Ansonsten sind die Karten identisch. ( ) Seite 3

4 2. Adreßlage Die Basisadresse einer jeden seriellen Schnittstelle kann aus 16 Adressen ausgewählt werden. Die folgenden Adressen stehen zur Verfügung: COM1 3F8H COM9 BF8H COM2 2F8H COM10 AF8H COM3 3E8H COM11 BE8H COM4 2E8H COM12 AE8H COM5 7F8H COM13 FF8H COM6 6F8H COM14 EF8H COM7 7E8H COM15 FE8H COM8 6E8H COM16 EE8H Beachten Sie, daß nur die Schnittstellen COM1 - COM4 2 genormt sind und von Ihrem BIOS bzw. Betriebssystem erkannt werden. Für alle anderen Schnittstellen benötigen Sie spezielle Treiber oder Software, bei der Sie die Adresse der verwendeten Schnittstelle frei eintragen können. Jede serielle Schnittstelle belegt ab der Basisadresse 8 I/O-Adressen. COM1 belegt also z.b. den Adreßraum von 3F8H-3FFH. Die Bedeutung der einzelnen Register, die in diesem Adreßbereich stehen, kann den Datenblättern der seriellen Chips NS16552 bzw. NS16550 entnommen werden. Außerdem kann die Adresslage der ganzen Karten um 1000H verschoben werden, womit sich 16 weitere Adressen ergeben (13F8H, 12F8H...). Somit lassen sich mit 8 Karten max. 32 serielle Schnittstellen in einem Rechner betreiben Einstellen der Adreßlage Die Adreßlage kann für jede Schnittstelle mit den Jumperfeldern J7 (SER1) - J10 (SER4) eingestellt werden. Für jede Schnittstelle sind dabei 2 Jumper nach folgendem Schema zu setzen: Y/ZXX 2/3XX 6/7XX A/BXX E/FXX YE8 YF8 ZE8 ZF8 Y/ZXX 2/3XX 6/7XX A/BXX E/FXX YE8 YF8 ZE8 ZF8 3F8H 2F8H 3E8H 2E8H 7F8H 6F8H COM1 COM2 COM3 COM4 COM5 COM6 BF8H AF8H BE8H AE8H FF8H EF8H COM9 COM10 COM11 COM12 COM13 COM14 Soll eine Schnittstelle völlig desaktiviert werden, so sind beide Jumper zu entfernen. Durch setzen von Jumper J11, kann die Adresslage der ganzen Karte um 1000H verschoben werden. Aus Adresse 3F8H wird somit 13F8H u.s.w. 2 COM3 und COM4 werden nicht von jedem BIOS erkannt! ( ) Seite 4

5 3. Interrupts Alle seriellen Schnittstellen können mit Interrupts betrieben werden. Es besteht sowohl die Möglichkeit jeder seriellen Schnittstelle einen eigenen Interrupt zuzuordnen als auch alle Interrupts einer Karte mit einem gemeinsamen Interrupt zu betreiben. Dies dürfte besonders beim Einsatz von mehreren SER4-FIFO Karten in einem System interessant sein. Im zweiten Fall kann jedoch nicht auf Standardsoftware zurückgegriffen werden. Die Interruptroutine muß in diesem Fall alle in Frage kommenden Schnittstellen abarbeiten, bis kein Interrupt mehr ansteht. Dies wird von Standard-Softwarepaketen normalerweise nicht unterstützt Einstellen der Interrupt-Kanäle Die Interruptzuordnung erfolgt über die Jumper J1-J5. Soll jede Schnittstelle mit einem eigenen Interrupt betrieben werden, so ist mit den Jumpern J1-J4 (SER1 - SER4) jeder Schnittstelle ein Interrupt zuzuordnen. Soll eine Schnittstelle nicht im Interrupt betrieben werden, so ist der entsprechende Jumper zu entfernen. Sollen alle Schnittstellen einen gemeinsamen Interrupt erhalten, so sind die Jumper J1-J4 zu entfernen, und der gemeinsame Interrupt ist mit dem Jumper J5 (ALL) einzustellen. SERX/ALL IRQ Stecken Sie einen Jumper in die entsprechende Position um einen der Interrupts (3,4,5,7,10,11,12,15) auszuwählen. Im Beispiel wurde der Interrupt 10 ausgewählt ISA96/AT96-Umschaltung Die SER4-FIFO kann sowohl in einen ISA96 als auch in einem AT96 Industrie-PC eingesetzt werden. Da bei beiden Bussystemen einige Interrupts auf verschiedenen Anschlüssen liegen, muß das gewünschte Bussystem mit dem Jumperfeld J6 ausgewählt werden: ISA96 ISA96 Das linke Bild zeigt die Belegung von J6, wie sie für den ISA96-BUS erforderlich ist. Das rechte Bild zeigt die entsprechende Belegung für den AT96-BUS. AT96 AT96 ISA96-BUS AT96-BUS ( ) Seite 5

6 4. Standardeinstellungen für Adressen und Interrupts Im Auslieferzustand sind die folgenden Werte eingestellt: Bussystem: ISA96 Schnittstelle Adresse Interrupt SER1 3E8H (COM3) 10 SER2 2E8H (COM4) 11 SER3 7E8H (COM7) 12 SER4 6E8H (COM8) 5 Dies entspricht dem folgenden Jumperbild: SER1 SER2 SER3 SER4 ALL IRQ J1 J2 J3 J4 J5 J6 ISA96 ADR Y/ZXX AT96 2/3XX 6/7XX A/BXX E/FXX YE8 YF8 ZE8 ZF8 SER1 SER2 SER3 SER4 J7 J8 J9 J10 ( ) Seite 6

7 5. Mögliche Probleme bei der Adreß- und Interruptauswahl Folgende Punkte sollten Sie bei der Adreß- und Interruptauswahl beachten, um evtl. Probleme zu vermeiden: Grundsätzlich ist darauf zu achten, daß es keine Adreß- bzw. Interruptüberschneidungen mit anderen Karten gibt. Dabei sollten Sie berücksichtigen, daß viele Karten nur die unteren 10-Bit der I/O-Adresse auswerten. Besitzt ihr System schon serielle Schnittstellen, die Sie weiter verwenden möchten (z.b. COM1 und COM2 auf der CPU-Karte), so dürfen Sie keine Adressen einstellen, die sich nur in den oberen Adreßbits (Bit 10 und 11) unterscheiden. Möchten Sie also die Schnittstellen COM1 (3F8H) und COM2 (2F8H) auf der CPU-Karte weiter verwenden, so sind nur die folgenden Adressen für die Schnittstellen der SER4-FIFO erlaubt: 3E8H (COM3), 2E8H (COM4), 7E8H (COM7), 6E8H (COM8), BE8H (COM11), AE8H (COM12), FE8H (COM15), EE8H (COM16) Möchten Sie mehr als 2 SER4-FIFO Karten in Ihrem System betreiben, so müssen Sie andere serielle Schnittstellen, die nur 10 Adreßbits dekodieren, desaktivieren! Sollte der Interrupt 15 bei Verwendung einer Janich & Klass ISA96 CPU-Karte mit ECB-Bus Interface nicht richtig funktionieren, so überprüfen Sie, ob dieser Interrupt evtl. dem ECB-Bus zugeordnet ist. Sollten Sie keine ECB-Interrupts benötigen, können Sie den entsprechenden Jumper auf der CPU-Karte ziehen. Das folgende Problem tritt zwar nicht mit der SER4-FIFO auf, da Sie den Adreßbus komplett dekodiert, kann jedoch bei anderen seriellen Schnittstellen auftreten und soll deshalb hier erwähnt werden. Einige VGA-Karten (z.b. eine ältere Version der Video 7 VRAM) belegen die Adresse 46E8H, die in den unteren 10 Bits mit der COM 4 Adresse (2E8H) übereinstimmt. Entsprechend funktioniert diese Schnittstelle dann nicht. Sollte das Problem mit einer Janich & Klass Video 7 VRAM VGA auftreten, so können Sie eine Modifikationsanleitung anfordern, die das Problem löst. ( ) Seite 7

8 6. FIFO-Betrieb Alle Schnittstellen auf der SER4-FIFO besitzen einen je 16 Byte großen FIFO-Speicher für Sende- und Empfangsdaten. Hierdurch wird das System, die richtige Software vorausgesetzt, beim Empfang und beim Senden von Daten im Interrupt ganz erheblich entlastet. Bei Schnittstellen ohne FIFO muß für jedes Zeichen ein Interrupt ausgelöst werden. Dabei wird der größte Teil der Zeit für den Overhead der Interruptroutine benötigt. Das eigentliche Empfangen oder Senden eines Zeichens nimmt nur einen sehr geringen Teil der Zeit in Anspruch. Durch den FIFO können in einem Interrupt mehrere Zeichen abgearbeitet werden, wodurch das System ganz erheblich entlastet wird. Außerdem wird die Gefahr, daß ein Zeichen verloren geht, da die Interruptroutine nicht rechtzeitig aufgerufen werden konnte, drastisch reduziert. Somit lassen sich auch hohe Baudraten (z.b Baud) problemlos im Interrupt betreiben. Nach einem Reset sind die FIFOs jedoch desaktiviert, wodurch sich die Schnittstelle voll PC-kompatibel verhält. Um den FIFO nutzen zu können, ist dieser erst zu aktivieren. Außerdem sind spezielle Routinen nötig, die den FIFO richtig handhaben. Es gibt eine Reihe von Standard-Softwarepaketen, die dies unterstützen. Möchten Sie eigene Programme schreiben, die den FIFO ausnutzen, so können Sie die dafür notwendigen Informationen in den Datenblättern zu den Chips NS16550 bzw. NS16552 finden. An dieser Stelle soll nur kurz erwähnt werden, wie Sie den FIFO ein- bzw. ausschalten können, und wie Sie feststellen können, ob der FIFO aktiv ist. Hierzu müssen Sie das Register auf der Adresse BASISADRESSE+2 (Bei COM1 wäre das z.b. Adresse 3FAH) lesen bzw. beschreiben. Wenn Sie dieses Register lesen 3 und die Bits sind 1, so sind die FIFOs aktiv. Sind beide Bits 0, so sind die FIFOs desaktiviert. Zum Einschalten der FIFOs müssen Sie den Wert 01H in dieses Register schreiben. Zum Ausschalten den Wert 00H. Weitere Einzelheiten sind in den schon erwähnten Datenblättern zu finden. Da die Aktivierung der FIFOs über einen Schreibzugriff erfolgt, der bei einer Standard-PC- Schnittstelle keine Wirkung hat, kann es in seltenen Fällen vorkommen, daß eine Software den FIFO unbeabsichtigt einschaltet, was zu Schwierigkeiten führen kann. Haben Sie diese Vermutung, so können Sie mit der beschriebenen Methode leicht feststellen, ob der FIFO aktiviert wurde. 3 Hierzu können Sie das DOS-Programm DEBUG verwenden. Mit dem Befehl <I adr> können Sie ein Register lesen, und mit <O adr,wert> können Sie ein Register beschreiben. ( ) Seite 8

9 7. Anordnung der Schnittstellen Die 4 Schnittstellen der SER4-FIFO sind auf der Frontplatte wie folgt angeordnet: Tx Rx Tx Rx SER1 SER3 Tx Rx Tx Rx SER2 SER4 SER4-FIFO 8. Belegung der opto-entkoppelten RS422/485 Schnittstellen Die Schnittstellen SER1 und SER2 sind als opto-entkoppelte RS422/485 Schnittstellen ausgelegt. Alle Anschlüsse sind über Optokoppler und einen DC/DC-Wandler galvanisch vom Rechner getrennt. Die Spannungsfestigkeit liegt bei 500V. Beide Schnittstellen sind auch gegeneinander entkoppelt. Über die Jumper J20/J21 kann zwischen einer RS422- und RS485-Schnittstelle ausgewählt werden RS422 (J20/J21) RS485 Mit den Jmpern J12-J15 (SER2) bzw. J16-J19 (SER1) kann je ein 100Ω Leitungsabschlußwiderstand in die Sende- bzw. Empfangsleitung eingeschaltet werden. ( ) Seite 9

10 Steckerbelegung im RS422 Betrieb: (A) /Rx /Tx (A) Rx (B) 4 - Tx (B) 5 - GND (C) Steckerbelegung im RS485 Betrieb: (A) /RTx RTx (B) GND (C) Die Belegung der Stecker auf den Sub-Einschüben ist den entsprechenden Technischen Beschreibungen zu entnehmen. ( ) Seite 10

11 9. ISA96/AT96-BUS-Schnittstelle 9.1. ISA96/AT96-Bus-Signale a b c 1 GND 1 2 RESET SD V SD6 3 4 SD5 4 5 SD4 5 6 IRQ10 5 SD V 4 SD2 7 8 IRQ11 5 SD V 4 SD IRQ AEN IRQ /IOW /IOR SA SA SA SA SA IRQ7 SA SA IRQ5 SA IRQ4 SA IRQ3 SA SA SA IRQ15 6 SA V SA IRQ12 6 SA IRQ11 6 SA IRQ Die Spannungen +12V und -12V werden nur für Sub-Einschübe benötigt. 5 Belegung der Interrupts 10,11,12 und 15 auf dem AT96-Bus (siehe auch J6) 6 Belegung der Interrupts 10,11,12 und 15 auf dem ISA96-Bus (siehe auch J6) ( ) Seite 11

12 Interrupt-Leitungen Auswählbar sind: IRQ3, IRQ4, IRQ5, IRQ7, IRQ10, IRQ11, IRQ12, IRQ15 DMARQ-Leitungen keine Busbelastung Signal Bedeutung LS Fan-out LS Fan-in SD0... SD7 System Data Bus 60 1 SA0... SA15 System Address Bus - 1 AEN Address enable - 1 /IOR, /IOW I/O read / write - 1 RESET System Reset - 1 IRQx Interrupt-Request Stromaufnahme +5V: 300mA (maximal) +12V: - (wird nur für Sub-Einschübe benötigt) -12V: - (wird nur für Sub-Einschübe benötigt) Die Stromaufnahme der Sub-Einschübe entnehmen Sie bitte der entsprechenden Technischen Beschreibung. ( ) Seite 12

13 10. Mechanische Daten Abmessungen der Leiterplatte: 160mm x 100mm (Europa-Karte) Einbaubreite: SER4-FIFO mm (8TE) SER2-FIFO mm (4TE) Aufbau der Leiterplatte: 4-Lagen-Multilayer, Material FR4 Gewicht: Einbaulage: 290g (ohne Sub-Einschübe) bevorzugt senkrecht 11. Betriebsbedingungen Versorgungsspannungen: Betriebstemperatur: 5-65 C Kühlung: Relative Feuchte: Lagertemperatur: C Lagerzeit: 4,85V - 5,25V, maximal 100mVss Ripple +12V, -12V siehe Beschreibung Sub-Einschübe bei senkrechtem Einbau Konvektionskühlung mit min. 1m/min Luftgeschwindigkeit 10-90%, nicht kondensierend unbegrenzt ( ) Seite 13