基于PCI總線的GP-IB接口電路設(shè)計(jì)
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NAT9914接口控制電路主要完成內(nèi)部總線到外設(shè)的時(shí)序控制。GP-IB總線接口采用的是負(fù)邏輯電平設(shè)計(jì)，考慮到EPLD的容量有限，在設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸不支持DMA模式，只支持單周期CPU讀寫。由于CPU讀數(shù)據(jù)時(shí)延遲較大，在對(duì)PCI狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行讀延遲等待。
狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)中的核心部分，它主要用來控制從設(shè)備和PCI總線的時(shí)序。在本設(shè)計(jì)方案中，配置過程的完成和存儲(chǔ)器的讀寫都是由狀態(tài)機(jī)來完成的。由于EPLD的容量有限，GP-IB接口芯片的讀寫速度比較慢，在設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)時(shí)，不支持CPU的猝發(fā)操作。表1給出了狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)名、狀態(tài)變量和說明，圖3給出了狀態(tài)機(jī)的流程圖。
圖3 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)流程圖
下面根據(jù)狀態(tài)機(jī)的流程圖給出讀、寫操作時(shí)序分析與設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
PCI規(guī)范中定義了三種讀寫操作，即Memory和I/O讀寫及配置讀寫。本方案不支持I/O讀寫,只支持Memory和配置的讀寫，下面給出Memory映射方式的單周期仿真讀寫時(shí)序。
存儲(chǔ)器寫操作
存儲(chǔ)器單周期寫操作時(shí)序如圖4所示，當(dāng)frame為低電平時(shí)啟動(dòng)讀寫操作，同時(shí)給出要寫的目標(biāo)地址ad[31..0]和命令cbe[3..0]＝7，cbe等于7表示寫寄存器，從設(shè)備鎖存命令和地址到緩沖區(qū)。在第2個(gè)clk，主設(shè)備將irdy變低，同時(shí)給出數(shù)據(jù)，狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到6，鎖存數(shù)據(jù)給緩沖區(qū)，trdy、devsel由高阻變?yōu)楦唠娖?。在?個(gè)clk，devsel變低，給出主設(shè)備應(yīng)答信號(hào)，表示從設(shè)備已經(jīng)響應(yīng)請(qǐng)求，狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到7。根據(jù)寫操作，target_we、target_ce變低，并對(duì)地址進(jìn)行譯碼，放在地址總線上，同時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線，表示在對(duì)控制芯片進(jìn)行寫操作。在第4個(gè)clk，檢測(cè)到目標(biāo)設(shè)備的target_ready_l為低電平，表示從設(shè)備已經(jīng)做好接受數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到8，將trdy變低。在第5個(gè)clk，狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到9，trdy變高，同時(shí)主設(shè)備將驅(qū)動(dòng)irdy變高，表示一個(gè)寫周期結(jié)束。狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到初始狀態(tài)，等待下一次操作。target_ce、target_we將延遲變高，結(jié)束控制芯片寫周期。
圖4 存儲(chǔ)器寫周期時(shí)序
存儲(chǔ)器讀操作
存儲(chǔ)器單周期讀操作時(shí)序如圖5所示，當(dāng)frame為低電平時(shí)啟動(dòng)讀寫操作，同時(shí)給出要寫的目標(biāo)地址ad[31..0]和命令cbe[3..0]＝6，從設(shè)備鎖存該命令和地址。在第2個(gè)clk，狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到6，進(jìn)入讀寫等待狀態(tài)，主設(shè)備將frame變高，表示單周期模式，trdy、devsel、由高阻變?yōu)楦唠娖?。在?個(gè)clk,狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到7，并給出應(yīng)答信號(hào)devsel，檢測(cè)到target_ready_l為高電平，狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到為低電平，然后運(yùn)行到讀等待狀態(tài)4。在狀態(tài)機(jī)8，trdy變低，從設(shè)備將讀數(shù)據(jù)放在ad[31..0]總線上。在狀態(tài)機(jī)9，trdy變高，devsel變高，同時(shí)主設(shè)備將irdy變高，結(jié)束單周期讀操作。devsel、trdy回到高阻狀態(tài)，狀態(tài)機(jī)運(yùn)行到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備下次操作。
圖5 存儲(chǔ)器讀周期時(shí)序
結(jié)語
本設(shè)計(jì)占用芯片的資源少，可移植性強(qiáng)，根據(jù)設(shè)備不同的需求可以進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，在很多測(cè)試儀器中都得到了廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
1．李貴山、陳金鵬，PCI局部總線及其應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社，2003
2. 候伯亨、顧新，VHDL硬件描述語言與電路設(shè)計(jì)，西安電子科技大學(xué)出版社，1997
評(píng)論