基于FPGA高速實時數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計方案
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由 DVI[1]解碼芯片輸入給 fpga的像素時鐘信號 Pclk、數(shù)據(jù)使能信號 DE以及場同步信號 Vsy表示 24bit并行像素數(shù)據(jù)的同步信息。例如： 1024×512顯示分辨率的圖像，則在每兩個場同步信號 Vsy脈沖之間有 512個“DE=1”的數(shù)據(jù)有效信號，而在每個“ DE=1”的數(shù)據(jù)有效信號中有 1024個 Pclk像素時鐘信號，如此可將輸送的像素數(shù)據(jù)同步。
寫緩沖區(qū)控制器直接接收輸入的 DVI數(shù)據(jù)同步信號，在每個 Vsy脈沖來時將寫緩沖區(qū)寫入地址清零，然后在“DE=1”時寫緩沖區(qū)控制器內(nèi)的地址計數(shù)器計數(shù)有效，在每個 Pclk上升沿進行計數(shù)加 1操作，這樣在每個 DE有效時會產(chǎn)生一行的像素數(shù)據(jù)地址，再到下一個DE有效時地址計數(shù)器又會重新計數(shù)，如此循環(huán)，而寫緩沖區(qū)會按照對應的地址將輸入的 24bit并行像素數(shù)據(jù)同步寫入緩沖區(qū)內(nèi)。寫緩沖區(qū)控制器會在地址計數(shù)器計數(shù)到半行數(shù)據(jù)地址的時候，向內(nèi)存控制器發(fā)送寫緩沖區(qū)讀請求信號（ wcache_rreq）和相應緩沖區(qū)地址，要求內(nèi)存控制器對已寫入的半行像素數(shù)據(jù)以 48bit并行數(shù)據(jù)格式進行讀取，由于內(nèi)存控制器的等效操作時鐘遠遠高于寫緩沖區(qū)的寫入時鐘，因此內(nèi)存控制器會迅速的將已寫入的半行數(shù)據(jù)讀出并停止讀數(shù)，等待下一個 wcache_rreq的到來，如此便形成了對寫緩沖區(qū)的乒乓操作，保證了輸入像素數(shù)據(jù)的正確和連續(xù)接收，避免產(chǎn)生像素數(shù)據(jù)漏接和不同步的現(xiàn)象。讀緩沖區(qū)控制器的設計思路同上，不再贅述。
3．2 內(nèi)存控制器的設計 [5] [6]
內(nèi)存控制器里包含主狀態(tài)機和內(nèi)存控制模塊，如圖二所示，主狀態(tài)機負責對兩個緩沖區(qū)和片外靜態(tài)存儲器的讀寫狀態(tài)控制，共有四個狀態(tài)――空閑狀態(tài)、寫緩沖區(qū)讀取狀態(tài)、讀緩沖區(qū)寫入狀態(tài)和讀寫交替狀態(tài)，用于控制狀態(tài)機狀態(tài)轉(zhuǎn)移的信號包括：寫緩沖區(qū)讀請求信號（wcache_rreq）、寫緩沖區(qū)讀取完成信號（ r_over）、讀緩沖區(qū)寫請求信號（ rcache_wreq）以及讀緩沖區(qū)寫入完成信號 (w_req)。狀態(tài)機在沒有任何操作請求下處于空閑狀態(tài)，而當其接收到“wcache_rreq”信號時，狀態(tài)就會隨之變?yōu)閷懢彌_區(qū)讀取狀態(tài)并進行相應操作，而當讀取操作完成后會有“ r_over”信號傳入狀態(tài)機，狀態(tài)機又會轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)等待下一信號進入，而當狀態(tài)機處于寫緩沖區(qū)讀取狀態(tài)時接收到了“ rcache_wreq”信號，則狀態(tài)機轉(zhuǎn)入讀寫交替狀態(tài)，此時會對寫緩沖區(qū)和讀緩沖區(qū)進行交替操作，一旦有一個緩沖區(qū)操作完成時會輸入相應的操作完成信號，此時狀態(tài)機即轉(zhuǎn)入對另一緩沖區(qū)的單獨操作直至操作完成再次進入空閑狀態(tài)。整個狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程保證了對讀寫緩沖區(qū)操作請求的及時響應，杜絕了由于狀態(tài)沖突導致的漏操作現(xiàn)象。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/169485.htm
系統(tǒng)選用的片外靜態(tài)存儲器的地址總線為 19位，數(shù)據(jù)總線為 16位，經(jīng)公式（ 1）計算可知采用三片內(nèi)存的總?cè)萘空每梢源鎯蓤?1024×512顯示分辨率的圖像，這樣可以對存儲器進行乒乓操作，在存儲器內(nèi)寫入一場數(shù)據(jù)，讀取另一場數(shù)據(jù)，兩者交替獨立進行。
（1）
內(nèi)存控制模塊負責對片外存儲器進行控制，其控制信號是兩個低電平有效信號[3]：nWE和 nCS。nCS為片選信號，當為高電平時存儲器處于非工作狀態(tài)，此時不能對存儲器進行任何操作，低電平時為正常工作狀態(tài)，可以進行讀寫操作；nWE為存儲器寫入信號，當置為低電平時可以對存儲器執(zhí)行寫入操作，置為高電平時則可以對存儲器執(zhí)行讀取操作。內(nèi)存控制模塊按照主狀態(tài)機的當前狀態(tài)來設定兩個控制信號的高低電平對片外存儲器進行控制。圖三為在 QuartusII硬件開發(fā)平臺上通過邏輯分析儀實際采樣出來的片外靜態(tài)存儲器工作時序波形圖[6]，以中圖為例，存儲器由寫入狀態(tài)轉(zhuǎn)為讀取狀態(tài)，存儲器的地址總線信號和數(shù)據(jù)總線信號的變化就可看出存儲器狀態(tài)的變化，在寫入狀態(tài)時地址總線按時鐘周期發(fā)生變化，同時會有 48bit并行數(shù)據(jù)寫入相應內(nèi)存地址中，而在存儲器進入讀取狀態(tài)后，地址總線則變?yōu)樽x取地址，存儲器則會在延遲地址總線一個時鐘周期后將 48bit數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)總線讀出。
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