1553B 總線協(xié)議控制器的實現(xiàn) - 1553B-PCI接口轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)

　　3.2 1553B 總線協(xié)議控制器的實現(xiàn)

　　1553B 總線協(xié)議控制器是本板卡構(gòu)成的關(guān)鍵。市場上實現(xiàn)1553B 總線協(xié)議的芯片很多， 目前應(yīng)用比較廣泛的是美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DDC)的BU-61580，它雖然能夠完整的實現(xiàn) 1553B 總線協(xié)議，但缺點是設(shè)置比較復(fù)雜、體積比較大、功耗比較高。本設(shè)計采用Condor Engineering 公司的FlightCORE-1553 IP 核作為總線協(xié)議控制器，它完全滿足1553B 總線協(xié) 議，為主處理器和1553B 總線提供了完整、靈活的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)總線控制器(BC)、遠(yuǎn)程 終端(RT)和總線監(jiān)視器(BM)三種模式，并且適應(yīng)ALTEA 和XILINX 大部分型號的FPGA， 與BU-61580 等協(xié)議芯片相比，具有使用靈活、功耗低、節(jié)省印制板面積等特點。

　　該總線控制器內(nèi)部有 1K×16bits 的存儲空間，在存儲空間的低地址區(qū)是硬件寄存器、 固件保留區(qū)和文件寄存器，通過對這些寄存器的設(shè)置，可以方便地將控制器配置為BC、RT 或者BM。

　　下面對常用的寄存器進行說明： 1. 配置寄存器：用來選擇工作模式，即 BC、RT 或BM;

　　2. 控制寄存器：用來啟動相應(yīng)的工作模式;

　　3. 中斷使能寄存器：設(shè)置產(chǎn)生中斷的條件;

　　4. 中斷狀態(tài)寄存器：當(dāng)中斷產(chǎn)生時，固件將該寄存器相應(yīng)位設(shè)置為有效，主處理器通 過讀該寄存器判斷是否有中斷發(fā)生;

　　5. 自檢寄存器：該寄存器具有只讀屬性，表明工作狀態(tài)。 實際應(yīng)用中，該控制器需要4K 字的存儲空間才能正常工作，所以需要擴充存儲空間， 考慮到控制器接收處理總線數(shù)據(jù)后計算機能及時獲取而又不影響其正常工作，采用雙口RAM 比較合適，其中控制器前1K 字的存儲空間和雙口RAM 的地址空間是重疊的。

　　3.3 PCI 功能的實現(xiàn)

　　PCI 協(xié)議接口芯片采用PLX9054，通過XILINX 的FPGA 實現(xiàn)PLX9054 與1553 總線協(xié)議的 通信。當(dāng)計算機啟動時，9054 需要串行EEPROM 為其提供一些必要的配置信息以實現(xiàn)對PCI 配置寄存器和本地寄存器的設(shè)置，這些信息除了局部空間的范圍和基地址外，還包括設(shè)備信 息和中斷資源等，這些需要我們事先燒寫到EEPROM 中，本文EEPROM 采用93LC56B。

　　實際應(yīng)用中，需要根據(jù)存儲空間大小配置相應(yīng)的9054 的地址空間，1553B 總線控制器 本身含有1K 字的寄存器空間，為了擴大存儲器空間，在FPGA 內(nèi)例化了8K×16bits 的雙口 RAM。在9054 的本地端，將地址總線設(shè)為32 位，每一次32 位的讀寫操作僅對其低16 位進 行，高16 位未用，因此實際需要配置2 倍于雙口RAM 大小的空間，即32KByte,故EEPROM 中的局部地址空間0 范圍寄存器設(shè)為FFFF8000，局部地址空間0 描述寄存器設(shè)為4B430043。

　　3.4 PCI 總線和1553B 總線的橋接

　　在PCI 總線一邊，9054 的PCI 總線端需要和主機上的PCI 插槽進行連接。由于9054 是 專用的PCI 協(xié)議芯片，所以它的PCI 端可以直接通過插卡上的引線和PCI 插槽連接。

　　9054 的本地端和1553B 總線控制器HOST 端通過FPGA 實現(xiàn)邏輯轉(zhuǎn)換。9054 支持三種傳 輸模式，即主模式、從模式和DMA 模式，DMA 模式適合突發(fā)的大量數(shù)據(jù)的傳輸，由于1553B 總線的數(shù)據(jù)速率為1Mbps,數(shù)據(jù)量很小，因此采用從模式中的單周期讀寫模式，相對于主模 式而言電路設(shè)計和時序控制也相對簡單。

　　根據(jù)9054 從模式下單周期讀寫時序、1553B 總線控制器HOST 端時序和雙口RAM 時序采 用如圖2 所示的狀態(tài)機實現(xiàn)PCI 總線對1553B 總線控制器和雙口RAM 空間的讀寫操作。

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　　圖2 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

　　當(dāng)9054 的局部總線復(fù)位信號有效后，狀態(tài)機進入S0 狀態(tài)，當(dāng)啟動本地總線的單周期寫 操作時，在檢測到地址選通信號有效，且寫信號有效后，狀態(tài)機進入S1 狀態(tài)，將本地地址 總線賦給1553B 總線控制器的地址總線，狀態(tài)機進入S2 狀態(tài)，將本地數(shù)據(jù)總線賦給1553B 總線控制器的數(shù)據(jù)總線，直到數(shù)據(jù)寫入后，狀態(tài)機重新回到S0 狀態(tài);當(dāng)啟動本地總線單周 期讀操作時，在地址選通信號有效且讀信號有效后判斷本地地址總線，當(dāng)本地地址大于等于 1024 時，訪問雙口RAM 的B 端口，當(dāng)本地地址小于1024 時，訪問1553B 總線控制器內(nèi)的寄 存器，這樣做的好處是防止對雙口RAM 操作時出現(xiàn)讀寫沖突的問題。