ISA(PC104)总线规范1

ISA（Industrial Standard Architecture）总线，也称为PC/104总线，是早期IBM个人电脑中的一个重要组成部分，尤其在工业控制系统和嵌入式系统中广泛使用。它始于1981年的IBM PC，最初是8位总线，后来发展为16位。ISA总线在IBM PC-AT中首次实现16位结构，但因为IBM并未提供严格的时序规范，导致了兼容性问题。因此，随着时间的发展，尽管出现了如EISA（Extended Industry Standard Architecture）这样的扩展标准，但至今并没有一个统一的ISA总线规范。 ISA总线的结构形式分为8位卡和16位卡两种，8位卡和16位卡在计算机内部的布局有所不同，它们通过特定的连接器与主板相连，提供地址、数据和控制信号。 ISA文献主要包含两个规范：EISA Specification, Version 3.12，定义了ISA总线规范以及32位扩展；另一篇是IEEE Draft Standard P996，描述了标准PC类系统的机械和电子规范。此外，还有如ISA & EISA Theory and Operation 和 ISA System Architecture 这样的书籍，为开发者提供了详细的理论和操作指南。 ISA总线信号包括系统地址（SA19-SA0）、未锁存地址（LA23-LA17）等，用于确定内存和I/O设备的地址。地址信号在BALE（Bus Address Latch Enable）为高时有效，并由BALE的下降沿锁定。AEN（Address Enable）信号在DMA传输时起到重要作用，指示地址线是否有效。 PC/104结构形式与ISA板类似，但尺寸更小，且增加了A32/B32; C0/D0; C19/D19引脚，这些引脚在PC/104总线中全部接地。PC/104总线兼容ISA信号定义，但提供了更高的密度和更紧凑的接口，更适合嵌入式系统。 在FPGA开发中，理解ISA总线规范和信号时序至关重要，因为它允许开发者设计出能够与传统ISA接口兼容的硬件模块。通过FPGA，可以实现ISA总线的模拟，从而创建ISA扩展板或Bus Master，实现对总线的控制和数据传输。这在需要与旧有系统接口或者需要在现有ISA基础上进行扩展的项目中非常有用。 ISA总线是一种历史悠久的接口标准，虽然现在已经逐渐被PCI、PCI-X、PCI Express等更现代的标准所取代，但在维护和升级旧系统，以及特定领域的嵌入式应用中，对ISA的理解和应用仍然不可或缺。开发者需要掌握ISA的信号定义、时序规则以及连接器的使用，以便在设计中确保与ISA总线的正确交互。