基于FPGA的自定義總線MCMB的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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②控制信號(hào)
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(duì)Wishbone側(cè)總線的命令進(jìn)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(hào)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(jìn)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(hào)。
FRAME由主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表示一個(gè)總線事務(wù)的開始和持續(xù)。Wishbone從模塊通過讀寫信號(hào)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(jìn)行；當(dāng)操作完成時(shí)FRAME無(wú)效時(shí)，表明操作已處于最后一個(gè)數(shù)據(jù)相；FRAME保持無(wú)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(dòng)，寫操作時(shí)，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(shí)，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(dòng)，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(shí)，TRDY#表示目標(biāo)設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；讀操作時(shí)，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(gè)時(shí)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(shí)如果TRDY#無(wú)效，則認(rèn)為是插入等待周期。
DEVSEL#由目標(biāo)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表示一個(gè)目標(biāo)設(shè)備已對(duì)地址傳輸里主設(shè)備發(fā)出的地址進(jìn)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(hào)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(yǔ)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(jìn)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(duì)從設(shè)備讀寫的仿真和分析來(lái)驗(yàn)證MCMB總線IP核設(shè)計(jì)的正確性。
上位機(jī)可以對(duì)從設(shè)備的存儲(chǔ)空間進(jìn)行讀寫操作，當(dāng)上位機(jī)發(fā)起寫操作時(shí)，SMC總線地址線上的目標(biāo)地址必須在從設(shè)備的存儲(chǔ)空間范圍內(nèi)。圖4是寫入從設(shè)備存儲(chǔ)空間操作總線IP核MCMB總線側(cè)的時(shí)序。SMC_A[15．．0]是一個(gè)有效地址傳輸，上位機(jī)有效片選SMC_FSC0，表明SMC總線事務(wù)開始。同時(shí)上位機(jī)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(jī)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(shí)，有效TRDY#信號(hào)，通知上位機(jī)從設(shè)備準(zhǔn)備好，開始寫操作。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/189629.htm
圖5是從設(shè)備讀操作的時(shí)序圖。SMC_A[15．．0]給出一個(gè)有效地址傳輸，上位機(jī)有效片選SMC_FSC0，表明SMC總線操作的開始。上位機(jī)肯定SMC_RD，表明SMC總線的讀操作類型，并進(jìn)入等待狀態(tài)。此時(shí)發(fā)起讀操作，等待從設(shè)備響應(yīng)，因?yàn)樽x操作時(shí)間較長(zhǎng)，所以存在較長(zhǎng)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(zhǎng)，當(dāng)從設(shè)備準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)并返回到MCMB總線時(shí)，肯定TRDY#信號(hào)，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(jī)，完成一個(gè)讀操作。當(dāng)?shù)却芷?，超過七個(gè)周期時(shí)，以從設(shè)備超時(shí)完成這個(gè)讀操作，防止上位機(jī)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(jì)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(gè)機(jī)載信息采集系統(tǒng)上的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證MCMB總線的可行性，結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的MCMB總線可以較好的完成機(jī)載數(shù)據(jù)的采集任務(wù)，滿足現(xiàn)代機(jī)載采集系統(tǒng)對(duì)總線的要求。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文主要討論了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集總線MCMB在機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)，通過在Modelsim下的仿真，下載到FPGA中進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證了MCMB總線IP核設(shè)計(jì)的正確性。實(shí)現(xiàn)了分布式的主、從設(shè)備之間的總線接口MCMB，適用于機(jī)載大量數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定傳輸，真正達(dá)到高效、高速的數(shù)據(jù)雙向傳輸。
評(píng)論