為解決多個總線設備共享系統總線時所帶來的系統底層資源的分配和再分配問題,Microsoft公司在1993年以后相繼公布了即插即用PnP(Plug-and-Play)規范,包括的總線類型有ISA、EISA、PCMCIA、PCI、VESA及SCSI等。PnP技術提供了對于底層硬件資源包括I/O端口、IRQ、DMA通道以及內存等的智能管理,免除了用戶因安裝新的硬件設備而帶來的煩惱。PnP不需要手工改變設備的開關或跳線,給大家帶來了好處,但也給在非PC硬件平臺上的應用帶來了麻煩。原因在于PnP的實現必須具備兩個條件:一是PC機主板要有支持PnP的BIOS;二是要有支持PnP的操作系統,如Windows95/98/2000等。當脫離了PC機環境,這兩個條件皆不具備,PnP設備的應用受到了極大的限制。比如在DSP與ISA總線接口系統的設計中,一般ISA標準的非PnP設備有固定的系統資源,通過跳線或開關手工設置完成后,上電即可對其編程,相應的ISA接口卡就會做出反應。而支持PnP的接口卡上面沒有開關和跳線,板上的資源需要用軟件配置;當同時使用多塊PnP接口卡時,首先還必須進行PnP卡的識別,然后才能對相應的接口卡進行資源配置。在筆者以前所從事的科研任務中,需要DSP與ISA總線的網卡和聲卡進行接口設計,所用的網卡和聲卡都不支持PnP規范。隨著PnP技術的發展和普遍應用,如今在市場上很難見到不支持PnP的老ISA卡了,這就給筆者提出了新的問題:如何在非PC硬件環境下使用PnP設備?本文以PnP網卡和聲卡為例,通過分析ISA總線PnP卡與微機的軟、硬件接口電路,用DSP芯片TMS320F206結合外圍電路模擬ISA時序,實現了DSP對PnP卡的自動識別與配置,從而使ISA總線PnP卡在非PC環境下的應用變成現實。

1 ISA總線PnP協議簡介[1]

　　PnP邏輯必須在上電后經軟件使能才起作用。使能的過程是將一個預先定義好的序列(32次I/O寫)寫入地址端口,地址端口的地址為279H,預先定義好的序列就稱為PnP初始化關鍵字。這32個字節為:

　　6A,B5,DA,ED,F6,FB,7D,BE,DF,6F,37,1B,0D,86,C3,61,B0,58,2C,16,8B,45,A2,D1,E8,74, A,9D,CE,E7,73,39

　　當PnP卡檢測到上述32字節的初始化關鍵字后,所有的PnP卡都進入了隔離狀態,等待軟件一個一個地去識別并配置資源。PnP卡能被軟件識別的關鍵在于每個卡都有一個唯一的序列標識符。該序列標識符由9個字節共72位組成,其中前四個字節是生產廠家的標識,緊接的四個字節可以是任何值,只要系統中任意兩塊卡之間的這八個字節不完全相同即可。最后的一個字節是前八個字節的校驗和。軟件就是通過讀取每個卡的序列標識符來識別該PnP卡是由哪個公司生產的并正確調用該公司提供的驅動程序。序列標識符是按位順序讀出的,圖1示出了序列標識符的構成及移位過程。對每個字節,協議規定移出的順序是bit[0]，bit[1]，直到bit[7]。

讀序列標識符的口地址為200H到3FFH之間的任意地址,只要該地址未被其它資源占用。設置該地址的過程見本文的第四部分。所有卡的讀地址皆相同,設將要讀的一塊卡的序列標識符的該位為“1”,而另一塊卡的相應位是“0”,如果這兩塊卡都來驅動數據總線,則不可避免地會產生沖突。PnP卡識別的關鍵技術也就在這里,即PnP上的硬件參與配合了該卡的識別判斷過程。每塊卡會根據自己序列標識符的每一位對I/O讀做出相應的反應。

　　如果該卡的序列標識符的當前位是“1”,那么該卡就驅動數據總線為55H;如果該位是“0”,就驅動數據總線為高阻,所有在高阻態的卡會去檢查數據總線是否有別的卡正在驅動數據總線的最低兩位為“01”。第二次I/O讀時,驅動數據總線為55H的卡將驅動數據總線為AAH,而在高阻態的卡會去看是否有別的卡正在驅動數據總線的最低兩位為“10”。以上可以看出,每讀一位需要兩次I/O讀。

　　在高阻態的卡如果檢測到有別的卡在兩次讀周期中有效地驅動了數據總線,則它就會停止參與當前的識別狀態,等在下一輪的識別過程中再參加。但是如果該卡沒有檢測到有別的卡去驅動數據總線,則它將繼

續參加這一輪的識別,并且利用新移出的一位來決定本身的響應。

　　上述移位和判別過程要進行72次,最后有一塊卡保留下來,該卡被指定了一個句柄,也不再參與下一輪的識別過程。同樣,在緊接的一輪識別過程中,又有一塊卡被識別并賦予一個新的句柄。重復上述過程,每塊卡都會被識別且擁有一個相應的句柄。

　　當系統中的所有PnP卡皆被正確識別后,就可以根據每個卡的句柄對相應的卡進行資源配置工作了。這部分工作純粹是由PnP資源管理軟件來完成的。

2 DSP與ISA總線PnP卡的硬件接口技術

　　從前面的敘述可以看出,ISA總線PnP卡與非PnP卡對是否為PC硬件環境并不作要求,只需用戶所設計的總線符合ISA標準即可。以前針對非PnP的老ISA卡設計的ISA插槽同樣適用于PnP卡,僅在軟件上做相應的改動即可。

3 DSP對PnP卡的識別技術

　　DSP對PnP卡的識別過程與微機對PnP卡的識別過程是一模一樣的,圖2給出了DSP對PnP卡的識別程序流程。