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          GPIB控制器軟件的IP核設計

          作者: 時間:2013-03-25 來源:網絡 收藏

          隨著網絡技術與通信技術的高速發(fā)展,測試儀器和測試技術發(fā)生了革命性變化,“網絡就是儀器”確切地概括了測試儀器間的網絡化發(fā)展趨勢。組建網絡化測試系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)資源共享,而且組建系統(tǒng)方便,還可提高測試系統(tǒng)的復雜度,拓寬其應用范圍。筆者采用CPLD 芯片實現(xiàn) 的IP 核設計完成芯片NAT 9914 的產權自主化,從而大大降低了開發(fā)成本。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/189656.htm

          1 方案設計

          通用接口總線( General Purpose Interface Bus,) 使自動化測試儀器的互聯(lián)有了統(tǒng)一的標準,極大地推動了自動測試技術的發(fā)展。GPIB 總線具有并行總線傳送速度快、有效數(shù)據(jù)速率高、驅動能力強、通信距離可達20m、抗干擾能力良好及通用性特點,總線上最多可掛接15 臺設備并且傳輸速度可以達到8Mbit /s,因此有良好的應用前景[1],其自動測試系統(tǒng)組建如圖1 所示。

          圖1 GPIB 組建的自動測試系統(tǒng)框圖

          GPIB 控制器IP 核設計采用模塊化思想,主要模塊包括狀態(tài)機模塊、數(shù)據(jù)通路模塊和譯碼電路模塊。對狀態(tài)機模塊的設計包括8 個小模塊( 如源方掛鉤及受方掛鉤等) ,采用VHDL 語言對各個小模塊進行編程實現(xiàn),最后調用各子模塊并用原理圖的方式進行狀態(tài)機頂層模塊設計,并在Synplify 以及QuartusⅡ平臺進行分析和仿真。對數(shù)據(jù)通路的設計也采用同樣的方式,先對各個子模塊進行設計,然后進行整體設計。最后調用狀態(tài)機頂層模塊、數(shù)據(jù)通路頂層模塊及多線消息譯碼電路模塊等進行GPIB 控制器IP 核的頂層設計。完成整個IPCore設計后,通過JTAG 下載方式將Core 下載到選定的DE2 專用開發(fā)套件CPLD 芯片進行通信設置驗證,成功后再搭建硬件,從而得到實體化GPIB 控制器。

          2 GPIB 控制器IP 核設計的實現(xiàn)

          2. 1 接口控制電路的工作原理

          GPIB 總線是一種24 芯的并行無源總線,由8根地線和16 根信號線組成。16 根信號線為8 根數(shù)據(jù)線( DIO1 ~ DIO8) 、3 根握手線( DAV、NRFD、NDAC) 和5 根管理線( ATN、REN、IFC、EOI、SRQ) 。數(shù)據(jù)傳輸采用位并行、字節(jié)串行的雙向異步傳輸方式。需要注意的是: GPIB 采用的是負邏輯,即低電平( 不大于0. 8V) 為邏輯1,高電平( 不小于2. 0V)為邏輯0[2]。

          GPIB 總線的基本原理是將控者作為服務器,利用編程并通過GPIB 總線實現(xiàn)對各個儀器的控制,同時各個儀器也通過操作GPIB 控制芯片來實現(xiàn)與服務器的數(shù)據(jù)傳輸,其輸出到GPIB 母線上的信號符合IEEE488 標準,從而達到自動控制和測試的目的。

          2. 2 模塊設計

          GPIB 控制器的設計主要包括3 個模塊: 接口功能模塊、多線消息譯碼器和數(shù)據(jù)通路模塊。

          2. 2. 1 與GPIB 母線通信的接口功能模塊在GPIB 系統(tǒng)中,把器件與GPIB 總線的一種交互作用定義成一種接口功能,實質上是一組邏輯功能,實現(xiàn)IEEE488 通信協(xié)議。該功能模塊是本設計的重點,在接口功能子集的選擇上也有一定的要求,主要實現(xiàn)各子接口功能,即: 源方掛鉤SH、講者T、聽者L、服務請求SRQ 及遠控本控RL 等。各接口模塊功能采用同步MOORE 狀態(tài)機( 只與當前信號有關,與輸入信號無關) 實現(xiàn)。在各子接口模塊功能實現(xiàn)的基礎上,對其進行頂層狀態(tài)機設計,即:調用各子模塊,用原理圖方式對其進行互聯(lián)式設計,并用VHDL 語言完成對狀態(tài)機的描述,實現(xiàn)的邏輯功能如圖2 所示。其中,輸入信號有: GPIB 母線信號( ATN、DAV、IFC、REN、NDAC、NRFD、EOI、SRQ) ,多線消息( MTA、MLA、OTA、LLO、GTL、GET、DCL、SDC、UNL、SPD、SPE) ,輔助寄存器產生的內部消息及本地消息( swrst、lon、rsv、ton) 等。這些輸入的信號均通過譯碼電路產生,輸出信號對接口功能的狀態(tài)進行控制。

          圖2 與GPIB 母線通信功能邏輯

          下面以源方掛鉤SH 為例說明其邏輯的實現(xiàn),邏輯圖如圖3 所示。

          圖3 SH 功能實現(xiàn)的邏輯電路


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          關鍵詞: GPIB 控制器 IP核 軟件

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