1、普通串口卡的限制

一般的串口卡可以提供8個(gè)以下的串口在一片卡上面，當(dāng)我們需要擴(kuò)充串口數(shù)時(shí)，只要添加額外的卡即可。然而我們每添加一塊卡就需要一個(gè)PCI插槽及一個(gè)IRQ需求。如果PCI插槽數(shù)不足時(shí)，我們就無(wú)法順利添加端口，如果IRQ與別人沖突，則可能造成我們工作有問(wèn)題（因?yàn)?/span>PCI的IRQ是由主板的BIOS，雖然我們的串口卡可以共享IRQ，但是有些卡卻不能共享IRQ。有時(shí)主板BIOS就是給串口卡的IRQ與不能共享IRQ的卡相同IRQ）。所以我們必須思考一個(gè)更簡(jiǎn)單而方便的解決方案。

2、可擴(kuò)充式串口卡

針對(duì)普通串口卡的限制，我們希望在一個(gè)PCI插槽上可以達(dá)到串口擴(kuò)充的目的，如此則可以不受PCI插槽數(shù)的限制也沒(méi)有IRQ與別人沖突的問(wèn)題。

首先，瑞旺利用一片PCI卡插在PCI插槽上與PC的主CPU進(jìn)行溝通，然后瑞旺利用串口擴(kuò)展盒與此卡連接，任何時(shí)刻我們需要增加串口時(shí)，只要添加擴(kuò)展盒即可。于是我們?cè)谠黾哟诤螅?/span>PC的主CPU并未發(fā)覺(jué)任何硬件上的改變，亦即PCI卡數(shù)未增加IRQ的指派未改變。所以不會(huì)有硬件上的沖突會(huì)發(fā)生，而在軟件上面，我們的驅(qū)動(dòng)程序?qū)?huì)發(fā)現(xiàn)這些新出現(xiàn)的串口（當(dāng)擴(kuò)展盒添加上去后的*次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)）而給予適當(dāng)?shù)奶幚怼?/span>

3、需要CPU嗎

當(dāng)我們利用擴(kuò)充盒來(lái)添加串口時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)IRQ所需要服務(wù)的串口增加了，如果每一個(gè)串口的中斷要求增加。則PC的主CPU將頻繁的被中途要求中斷正常工作，于是主CPU的工作效率將急速惡化。根據(jù)中斷服務(wù)程序結(jié)構(gòu)不同，我們可能采用向量方式，來(lái)指到產(chǎn)生IRQ需求的串口，完成其工作然后離開(kāi)，可是，如果有多人排隊(duì)提出IRQ并等著IRQ服務(wù)，則這種向量式服務(wù)，將不斷進(jìn)出IRQ服務(wù)程序，效率相當(dāng)差。（因?yàn)檫M(jìn)出IRQ服務(wù)程序有一定的流程要進(jìn)行，而此負(fù)擔(dān)就由此串口所負(fù)責(zé)）。

另外，我們可以使用輪詢方式，當(dāng)進(jìn)入IRQ服務(wù)程序時(shí)，就逐一詢問(wèn)每一端口有否需要IRQ服務(wù)，如果有，則執(zhí)行之。如果沒(méi)有，則詢問(wèn)下一個(gè)串口，直到所有串口都被詢問(wèn)完畢，我們才離開(kāi)IRQ服務(wù)程序。我們發(fā)現(xiàn)此方式，主要時(shí)間是浪費(fèi)在未提出IRQ需求的串口上面。亦即向量式IRQ處理，一定可以為真正提出IRQ的人服務(wù)，但是進(jìn)出IRQ服務(wù)程序的負(fù)擔(dān)，就全部由此串口負(fù)責(zé)，而在輪詢方式，則由所有提出IRQ的串口，來(lái)共同分擔(dān)進(jìn)出IRQ的負(fù)擔(dān)，但我們卻必須承擔(dān)詢問(wèn)到未提出IRQ需求之串口的白工?；旧蠠o(wú)論是向量式或輪詢式IRQ處理方式，對(duì)于由串口的UART直接提出IRQ方式，我們都無(wú)法預(yù)估其中斷提出時(shí)間，所以無(wú)法確定主CPU的工作效率。特別是串口數(shù)愈來(lái)愈多的情況下,主CPU的工作效率愈來(lái)愈惡化而不可預(yù)期,因此,我們必須另外想辦法解決，對(duì)于內(nèi)建本地CPU的串口卡而言，所有串口卡的數(shù)據(jù)送收工作都由本地CPU負(fù)責(zé)，于是PC的主CPU并不需要受到串口卡的IRQ影響（亦即串口卡并不需要IRQ在 PCI插槽上）。通常我們會(huì)采用系統(tǒng)時(shí)鐘，定時(shí)通知主CPU對(duì)于串口卡的雙口內(nèi)存，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換工作，于是主CPU的效率是可預(yù)期的，因?yàn)闀r(shí)鐘中斷的周期我們可知道，而每次中斷所要進(jìn)行服務(wù)程序之時(shí)間是可推估的?？墒牵@個(gè)方法有一個(gè)缺點(diǎn)在于實(shí)時(shí)性，由于主CPU是利用系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所以，真正串口的數(shù)據(jù)送收動(dòng)作，都必須等到固定時(shí)鐘中斷產(chǎn)生時(shí)才能進(jìn)行交換，所以如果要求實(shí)時(shí)性高的工作，就不適合采用內(nèi)建本地CPU的卡。

例如我們的串口卡如果采用100Hz（或10ms周期）系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對(duì)于UART所產(chǎn)生的狀態(tài)變化，以前會(huì)立刻產(chǎn)生IRQ來(lái)通知主CPU進(jìn)行處理，可以達(dá)到實(shí)時(shí)性反應(yīng)?，F(xiàn)在則是通知本地CPU，再反映到雙口內(nèi)存（dual port RAM）上，于是要等到主CPU來(lái)進(jìn)行交換時(shí)（平均等待一半的周期時(shí)間約5ms）才可以發(fā)現(xiàn)此狀態(tài)變化而進(jìn)行反應(yīng)。

4、結(jié)論

由以上我們可以發(fā)現(xiàn),不帶本地CPU的串口卡，適合需要實(shí)時(shí)反應(yīng)的應(yīng)用，而帶本地CPU的串口卡，適合系統(tǒng)效率高且可預(yù)測(cè)的應(yīng)用，可是當(dāng)串口數(shù)多的時(shí)候，不帶本地CPU的卡，對(duì)于系統(tǒng)影響效率影響極大。如果我們可以設(shè)計(jì)一系統(tǒng)令需要實(shí)時(shí)反應(yīng)的工作，由本地CPU立即反應(yīng)，而一般的數(shù)據(jù)送收，則由主CPU定期進(jìn)行雙口內(nèi)存數(shù)據(jù)交換工作。于是我們可以兼顧效率及實(shí)時(shí)反應(yīng)的需求，可是每個(gè)人對(duì)于實(shí)時(shí)反應(yīng)的需求并不一定，因此我們無(wú)法擁有一標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品來(lái)滿足上述需求。

于是，中國(guó)臺(tái)灣瑞旺推出一款IOP3927U卡，可供使用者自行來(lái)開(kāi)發(fā)軟件。任何一個(gè)系統(tǒng)集成商，可以根據(jù)其特殊的應(yīng)用環(huán)境需求，進(jìn)行軟件編程來(lái)滿足其需求，采用IOP3927U卡，一方面只要一個(gè)PCI插槽，就可以隨時(shí)擴(kuò)充到64個(gè)串口，而且不必使用PCI的IRQ資源，擁有133MHz CPU，可程序空間高達(dá)512K byte，本地內(nèi)存高達(dá)16M byte，軟件編程可以發(fā)揮的空間相當(dāng)大。