基于FPGA的MⅢ總線與RS422通信協(xié)議轉(zhuǎn)換板的設計
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3．3 總線接口控制單元
總線接口控制單元的主要功能是MIII總線地址和數(shù)據(jù)的收發(fā)、轉(zhuǎn)換、寄存以及接口控制信號和驅(qū)動信號的產(chǎn)生等?？偩€接口控制單元可以基于FPGA嵌入IP軟核的SOPC系統(tǒng)來實現(xiàn)。SOPC是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)，它是片上系統(tǒng)(SOC)，即由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能，但它不是簡單的SOC，它也是可編程系統(tǒng)，因而具有靈活的設計方式，并可在FPGA中植入軟核處理器。也可以根據(jù)設計要求，利用相應的EDA工具來對NIOS II及其外圍設備進行構(gòu)建，以使該嵌入式系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)、功能特點、資源占用等方面全面滿足系統(tǒng)的設計要求。此系統(tǒng)的開發(fā)工具采用Altera公司推出的Quartus II系列軟件。FPGA采用Altera公司生產(chǎn)的Cyclone II系列的EP2C40芯片，此芯片采用TSMC驗證的90nm低K介電質(zhì)工藝制造的成本優(yōu)化架構(gòu)，并具有更多的特性和非常大的容量，以及很低的單位邏輯單元成本，故可滿足系統(tǒng)要求。
(1)Nios II處理器
Nios II處理器主要負責解析從RS422串口接收的控制命令，以控制總線轉(zhuǎn)換器，使其按照設定的工作模式運行；同時，該處理器還實時打包接收到的MIII總線數(shù)據(jù)，并通過RS422串口上傳至PC機，實現(xiàn)PC對MIII總線信息的獲取。采用QuartusII軟件SOPC Builder生成的Nios II處理器單元如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/156943.htm
具體工作時，當數(shù)據(jù)流向為RS422串口到MIII總線時，NIOSII處理器可將數(shù)據(jù)從RS422串口接收緩沖存儲器中讀出，并輸出至MIII總線發(fā)送緩沖單元中，同時還將數(shù)據(jù)發(fā)送到外部的SRAM中進行存儲；而當數(shù)據(jù)流向為MIII總線到RS422串口時，其方式其之類似，其不同點是由于MIII總線的傳輸速率遠大于串口的傳輸速率，因而要插入相應的等待和協(xié)調(diào)控制信號。
(2)MIII總線收發(fā)
MIII總線收發(fā)功能則獨立于Nios系統(tǒng)。它充分利用FPGA可靈活配置的特點，并用VerilogHDL語言實現(xiàn)MIII總線的實時性和可靠性要求較高的關鍵部分，然后模擬MIII總線的邏輯功能，最終實現(xiàn)MIII總線數(shù)據(jù)、地址的收發(fā)以及與Nios系統(tǒng)通過自定義的接口實現(xiàn)通訊。MIII總線的信號時序如圖4所示。
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