一種機載TM總線接口設計
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POWERUP2_00為上電后或復位后的狀態(tài)；XFERl6_1X～XFER00_1X為數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)；WAIT_00為出錯狀態(tài)，該狀態(tài)結(jié)束的條件是MCTL與MMD發(fā)生傳輸沖突消失且消息傳送結(jié)束；在PAUSE_01狀態(tài)下插入等待；EOM_00為消息傳送的起始和結(jié)束狀態(tài)。主／從兩個狀態(tài)機合為一個狀態(tài)機后，MCS和主權(quán)控制狀態(tài)機控制作何種狀態(tài)機運行[M1，M2，M3]控制主狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由MCTL和MMD控制。
2.4 USB接口設計
USB接口芯片采用了ISP1581。ISP1581是Phil-lps 公司提 不應求的高速USB接口芯片，符合USB2．0規(guī)范。它的內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)收發(fā)器、串行接口引擎(SIE)、并行接口引擎(PIE)、FIFO存儲器(8 KB)、存儲管理單元(MMU)、微控制器接口和DMA(直接內(nèi)存訪問)管理器。外部電路接口簡單，因ISP1581內(nèi)部不帶有微控制器，需外接。本文的微控制器采用AT89C52單片機。USB硬件模塊主要包括ISP1581，AT89C52，總體框架結(jié)構(gòu)如圖5所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202554.htm
ISP1581通過16位數(shù)據(jù)總線與FPGA相連，AT89C52負責控制數(shù)據(jù)的DMA傳輸。ISP1581與微控制器的通信通過一個高速(15 MB／s或15 Mword／s)的通用并行接口AD[7:O]實現(xiàn)，并具有高速DMA接口。
2．4．1 USB接收數(shù)據(jù)模塊實現(xiàn)
本文采用的USB器件是帶有DMA控制器的ISP1581，為了簡化電路，采用ISP1581的DMA主控制器方式。如圖6所示，當FPGA的FIFO滿標志為1時，單片機給ISP1581發(fā)送請求有效信號、寫信號和寫周期信號，給FIFO發(fā)送讀請求信號和讀周期信號，當讀出的數(shù)據(jù)達到預定的數(shù)目時，單片機把ISP1581請求信號設置為無效，等待下一組存儲數(shù)據(jù)。
2．4．2 讀數(shù)據(jù)和并／串轉(zhuǎn)換
單片機把接收的控制信號通過DMA傳輸通道把數(shù)據(jù)傳到FIFO中，其DMA傳輸過程和圖6相似，只要把DIOW改成DIOR，把rdreq改成wreq就可以了，然后通過FPGA的內(nèi)部邏輯取出16位并行數(shù)據(jù)進行并／串轉(zhuǎn)換。
3 系統(tǒng)軟件設計
3．1 USB固件(Firmware)程序開發(fā)
固件其實就是單片機的程序文件，主要完成設備初始化、USB協(xié)議標準請求處理以及其他應用程序。一般來說，固件程序的軟件結(jié)構(gòu)可設計為基于中斷的分層結(jié)構(gòu)，如圖7所示。
在固件程序中，后臺的中斷服務例程(ISR)負責從ISP1581收集數(shù)據(jù)，當ISR收集到了足夠的數(shù)據(jù)時，通知前臺主程序循環(huán)數(shù)據(jù)已經(jīng)準備好，由主程序循環(huán)進行數(shù)據(jù)的處理。以的批量傳輸端點為例，當從主機收到一個數(shù)據(jù)包，就會向為控制器產(chǎn)生一個中斷請求，微控制器立即響應中斷。在中斷服務例程中，固件程序?qū)?shù)據(jù)包從內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)轉(zhuǎn)移到循環(huán)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)清零以使該端點可以接收新的數(shù)據(jù)包，這時微控制器可以繼續(xù)執(zhí)行當前更為緊急或者還未處理完的任務，例如讀取采集數(shù)據(jù)，然后返回到主循環(huán)中檢查循環(huán)緩沖區(qū)是否有新的數(shù)據(jù)，并進行處理。
3．2 USB設備驅(qū)動程序開發(fā)
驅(qū)動程序的基本功能是建立應用程序與USB接口之間的數(shù)據(jù)通訊。本設計采用Driver Works開發(fā)USB驅(qū)動程序。
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