基于PC104接口（ISA接口）的FPGA外围电路扩展板调试经验。
一、此文背景
之前在我的第一篇博客《Ubuntu11.04下测试并口驱动程序过程—LDD实践》中说到过我的下一步计划“用FPGA开发外围设备卡，通过PCI总线或者ISA总线挂在研华的工控机上，自己做外围电路和写驱动程序”。经过3个多月时间，FPGA电路板已经做出第一版本，并经过初步调试，实现了基本的电压采集功能。FPGA扩展板的另一功能CAN通讯由于时间关系驱动软件部分尚未开展。
很幸运的是，因为之前比较仔细的参照了Altera的FPGA设计手册，所以电路板设计基本没大问题，第一版本制作出来，FPGA就挺好用的。唯一缺憾是FPGA的配置存储芯片我用的是以前一直都用的EPCS4，但是实际用QUARTUS转成jic想下载配置文件的时候，才发现不能成功，说是EPCS4容量太小。才发现CLONE 3系列FPGA必须用EPCS16以上的芯片，又比较幸运的时EPCS4和EPCS16的管脚和封装都一样，所以在电路板上替换掉就行了。 这部分的经验是最好先买好芯片，定好封装后，再设计PCB，一是因为这样画出的PCB和封装才好吻合，另外有的芯片比较难买，不要设计好PCB后，才发现有的芯片买不到。二是，还是就要反复看相关的设计手册，比如EPCS型号问题。
二、FPGA扩展板硬件设计的简单介绍
大概设计如下图标注，本次实验测试时，是这样一个连接，总共堆了三个PC104模块在一起，最底层的是研华的PCM3362主板，第二层的是买的PEAK-CAN模块（没啥用，懒得拔掉），第三层是我自己设计的FPGA扩展模块。
本次调试的主要任务是对AD7859芯片写驱动，在UBUNTU下实现驱动API，通过系统调用能直接读A/D转换电压和配置AD7859芯片。而FPGA是PC104总线和AD7859二种总线中间电路桥的作用，PC104用的是8位，而AD7859是16位，另外AD7859总线读写数据需要一些特殊的信号，这些桥接都是由FPGA来做。具体读写时序参见AD7859说明文档。
三、调试过程中的一些问题，经验，总结（每个问题至少困扰我2天以上）
1、第一个问题，刚开始遇到的低级错误—对总线特性不熟悉！
刚开始板子上电：在我的FPGA板子中，想用signaltap捕捉PC104主板向FPGA写的总线数据总是出现错误的数据！！ 我在UBUNTU下通过命令outb(0xAA, 0x307)向FPGA板写数据，即向I/O地址0x307发送数据0xAA。但是我在QUARTUS在线调试时用signaltap功能捕捉时总是发现，当地址线是307时，并且read信号有效时，数据线上出现的不是0xAA这个数据。
这个问题搞的我很郁闷，不思其姐啊。明明我在之前博客《Verilog语言定义的”寄存器“ 是否被优化掉》中已经测试过104总线向FPGA读写数据是完全没问题的。于是我去测试是不是我的FPGA板子的硬件连接，焊接有错误，导致数据不对。 然后又去看FPGA程序设计是不是把管脚号分配错误了，最后这些都排除，不是原因。
最后想了很久才发现，导致这个问题的原因恰好是我做 《Verilog语言定义的”寄存器“ 是否被优化掉》的实验时，连接在第一层主板PC104主板针脚上的导线还连在另一块FPGA板子上（连接图片见上述那个博客）。因为我没有对那个FPGA编程，所以它的连接PC104的通用管脚不一定是高阻态！（可能是低电平，可能是高电平），也就是说104总线上同时挂着2个设备，所以在我的FPGA板子会发现总线上出现错误的数据。 将那些导线拔掉后，再测试就正常了。
2、第二个问题，与AD7859通信
在这里遇到了很多问题，但是既然是对AD7859芯片写驱动，那么大多的通信问题都能归结到没有仔细去读芯片的使用说明文档，导致的不成功。
首先是总线数据位数的问题104可以是8位，可以是16位，最后选择的是8位PC104总线，16位AD数据总线，用FPGA做桥接。 我尚没有找到使用PC104的16位总线的方法，做了一些测试总是在FPGA中观测不到16位的总线数据。用outw(0xaaaa, 0x307)会观察到总线是分成二个写时序在写，先是0x307地址写低8位0xaa，接着再0x308地址写高8位0xaa，总之都不是16位数据。我怀疑应该是在UBUNTU中用写I/O内存，而不是I/O空间的方法才能写16位数据（也就是要先做内存映射，然后用iowrite()函数，见LDD P250页。)
第一个问题是我按照芯片的使用说明文档（用上电默认配置），用芯片管脚adconvert信号开启AD转换，然后直接去读A/D转换电压，用QUARTUS总是观测不到AD数据线上正确的AD转换值，有时会出现0-100之间的较小的数值。 开始一直怀疑是FPGA程序问题，后来实在没法了，用示波器测试芯片功能管脚时，才发现sleep管脚是0电平，芯片是不是在休眠？于是在FPGA中显示的给这个管脚高电平，再去测试功能管脚sleep, adconvert, adbusy（有高电平说明芯片在转换过程中），都没问题。 通过上述sleep管脚的错误，我才发现是我没有仔细读芯片说明文档。 于是再仔细读了读，发现是我理解错了，上电默认配置测试的是AN1和AN2之间的差分电压，而我理解的是AN1和地之间的电压，怪不得采样值会出现0-100之间的较小的数值。 按照文档中设置好AD7859的control register后（向AD总线写值0xE010），就能在AD总线上采到AN1和地之间的电压了。
第二个问题是在FPGA中能观测到这个AD采样值了，但是我始终不能通过PC104总线的读时序把这个值正确读入到UBUNTU系统中。折磨了我很久！
理应不会出现这样奇怪的错误，最后实在没办法，我新建了一个空工程，然后直接给一个定值0xAAAA，然后主板用读时序把这个定值分二次读入系统中，发现能正常读入。同样把这个测试模块放进上述非新建的工程中，就读入失败。 我怀疑就是我以前用的工程太杂乱了，是从最先的CLONE2工程直接拿过来再修改着用，而不是新建的空项目工程。
把相应的需要的模块，基本不修改，重新移植到新建的空工程中，就能正常工作了。所以我怀疑QUARTUS也有不确定性，好像顶层设计的一些模块删除后仍然会在综合过程中综合编译？ 总之新建工程后，把这个奇怪的问题解决了。
3、FPGA程序设计的一些总结
经过上述1，2后，总算能采进电压值了，但是中间过程中还出错过许多verilog设计的小问题，很麻烦，也浪费了许多时间。
1、在写信号isawr的下降沿写数据，和在isard的下降沿读数据的问题。
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