基于FPGA的自定義總線MCMB的設(shè)計與實現(xiàn)
加入技術(shù)交流群
②控制信號
在MCMB事務(wù)的地址相期間，C／BE[2．．0]代表總線命令。MCMB支持7種總線操作。在地址相，需要對Wishbone側(cè)總線的命令進行譯碼，轉(zhuǎn)換成MCMB總線C／BE [2..0]的命令再輸出至從設(shè)備。此處的譯碼邏輯和空間地址配置有關(guān)，Wishbone從模塊將讀寫信號發(fā)送到MCMB總線模塊，MCMB模塊根據(jù)地址線上的地址譯碼，進行空間的選擇，確定操作的類型，并譯碼出操作的命令C／BE[2．．0]信號。
FRAME由主設(shè)備驅(qū)動，表示一個總線事務(wù)的開始和持續(xù)。Wishbone從模塊通過讀寫信號告訴MCMB總線操作的開始，F(xiàn)RAMF有效，指總線操作正在開始；FRAME保持有效，數(shù)據(jù)傳送繼續(xù)進行；當(dāng)操作完成時FRAME無效時，表明操作已處于最后一個數(shù)據(jù)相；FRAME保持無效，表示該操作已完成。這些操作的譯碼過程均在MCMB總線模塊中完成。
IRDY由總線主設(shè)備驅(qū)動，寫操作時，IRDY#表示主設(shè)備已把寫數(shù)據(jù)放在了AD [15．．0]上；讀操作時，IRDY#表示主設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)。
TRDY#由目標(biāo)設(shè)備驅(qū)動，表示目標(biāo)設(shè)備準(zhǔn)備好完成現(xiàn)行數(shù)據(jù)傳輸。寫操作時，TRDY#表示目標(biāo)設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；讀操作時，TRDY#表
示目標(biāo)設(shè)備已將數(shù)據(jù)放在了AD [15．．0]上。在TRDY#有效的那一個時鐘的上升沿，數(shù)據(jù)傳送開始并結(jié)束該數(shù)據(jù)傳輸，此時如果TRDY#無效，則認(rèn)為是插入等待周期。
DEVSEL#由目標(biāo)設(shè)備驅(qū)動，表示一個目標(biāo)設(shè)備已對地址傳輸里主設(shè)備發(fā)出的地址進行了譯碼并認(rèn)領(lǐng)了該操作，成為有效的目標(biāo)設(shè)備，主設(shè)備根據(jù)該信號確定是否有一設(shè)備被選中，從而發(fā)起讀寫操作。
3 仿真結(jié)果分析
經(jīng)過HDL語言仿真軟件ModelSim仿真，利用Altera公司推出的調(diào)試工具Signal TapⅡ的邏輯分析儀進行軟件調(diào)試。仿真的操作為從設(shè)備單字讀寫操作。通過對從設(shè)備讀寫的仿真和分析來驗證MCMB總線IP核設(shè)計的正確性。
上位機可以對從設(shè)備的存儲空間進行讀寫操作，當(dāng)上位機發(fā)起寫操作時，SMC總線地址線上的目標(biāo)地址必須在從設(shè)備的存儲空間范圍內(nèi)。圖4是寫入從設(shè)備存儲空間操作總線IP核MCMB總線側(cè)的時序。SMC_A[15．．0]是一個有效地址傳輸，上位機有效片選SMC_FSC0，表明SMC總線事務(wù)開始。同時上位機有效SMC_WE和SMC_D [15．．0]給出寫入目標(biāo)地址的有效數(shù)據(jù)。上化機發(fā)起寫操作，等待從設(shè)備響應(yīng)。當(dāng)從設(shè)備準(zhǔn)備好時，有效TRDY#信號，通知上位機從設(shè)備準(zhǔn)備好，開始寫操作。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/189629.htm
圖5是從設(shè)備讀操作的時序圖。SMC_A[15．．0]給出一個有效地址傳輸，上位機有效片選SMC_FSC0，表明SMC總線操作的開始。上位機肯定SMC_RD，表明SMC總線的讀操作類型，并進入等待狀態(tài)。此時發(fā)起讀操作，等待從設(shè)備響應(yīng)，因為讀操作時間較長，所以存在較長的等待周期，不能像寫操作那樣快速的響應(yīng)，等待周期較長，當(dāng)從設(shè)備準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)并返回到MCMB總線時，肯定TRDY#信號，告訴總線數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，總線將數(shù)據(jù)取出，返回上位機，完成一個讀操作。當(dāng)?shù)却芷?，超過七個周期時，以從設(shè)備超時完成這個讀操作，防止上位機掛死，一直等待數(shù)據(jù)的返回。
通過上面的仿真結(jié)果可以看出，本文設(shè)計的MCMB總線能夠較好地完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸，滿足預(yù)先的設(shè)想，最后通過在整個機載信息采集系統(tǒng)上的測試來驗證MCMB總線的可行性，結(jié)果表明本文設(shè)計的MCMB總線可以較好的完成機載數(shù)據(jù)的采集任務(wù)，滿足現(xiàn)代機載采集系統(tǒng)對總線的要求。
4 結(jié)束語
本文主要討論了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集總線MCMB在機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的設(shè)計，通過在Modelsim下的仿真，下載到FPGA中進行調(diào)試，驗證了MCMB總線IP核設(shè)計的正確性。實現(xiàn)了分布式的主、從設(shè)備之間的總線接口MCMB，適用于機載大量數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定傳輸，真正達到高效、高速的數(shù)據(jù)雙向傳輸。
評論