基于FPGA的MⅢ總線與RS422通信協(xié)議轉(zhuǎn)換板的設(shè)計
3.3 總線接口控制單元
總線接口控制單元的主要功能是MIII總線地址和數(shù)據(jù)的收發(fā)、轉(zhuǎn)換、寄存以及接口控制信號和驅(qū)動信號的產(chǎn)生等??偩€接口控制單元可以基于FPGA嵌入IP軟核的SOPC系統(tǒng)來實現(xiàn)。SOPC是一種特殊的嵌入式系統(tǒng),它是片上系統(tǒng)(SOC),即由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能,但它不是簡單的SOC,它也是可編程系統(tǒng),因而具有靈活的設(shè)計方式,并可在FPGA中植入軟核處理器。也可以根據(jù)設(shè)計要求,利用相應(yīng)的EDA工具來對NIOS II及其外圍設(shè)備進(jìn)行構(gòu)建,以使該嵌入式系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)、功能特點、資源占用等方面全面滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。此系統(tǒng)的開發(fā)工具采用Altera公司推出的Quartus II系列軟件。FPGA采用Altera公司生產(chǎn)的Cyclone II系列的EP2C40芯片,此芯片采用TSMC驗證的90nm低K介電質(zhì)工藝制造的成本優(yōu)化架構(gòu),并具有更多的特性和非常大的容量,以及很低的單位邏輯單元成本,故可滿足系統(tǒng)要求。
(1)Nios II處理器
Nios II處理器主要負(fù)責(zé)解析從RS422串口接收的控制命令,以控制總線轉(zhuǎn)換器,使其按照設(shè)定的工作模式運行;同時,該處理器還實時打包接收到的MIII總線數(shù)據(jù),并通過RS422串口上傳至PC機,實現(xiàn)PC對MIII總線信息的獲取。采用QuartusII軟件SOPC Builder生成的Nios II處理器單元如圖3所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/156943.htm
具體工作時,當(dāng)數(shù)據(jù)流向為RS422串口到MIII總線時,NIOSII處理器可將數(shù)據(jù)從RS422串口接收緩沖存儲器中讀出,并輸出至MIII總線發(fā)送緩沖單元中,同時還將數(shù)據(jù)發(fā)送到外部的SRAM中進(jìn)行存儲;而當(dāng)數(shù)據(jù)流向為MIII總線到RS422串口時,其方式其之類似,其不同點是由于MIII總線的傳輸速率遠(yuǎn)大于串口的傳輸速率,因而要插入相應(yīng)的等待和協(xié)調(diào)控制信號。
(2)MIII總線收發(fā)
MIII總線收發(fā)功能則獨立于Nios系統(tǒng)。它充分利用FPGA可靈活配置的特點,并用VerilogHDL語言實現(xiàn)MIII總線的實時性和可靠性要求較高的關(guān)鍵部分,然后模擬MIII總線的邏輯功能,最終實現(xiàn)MIII總線數(shù)據(jù)、地址的收發(fā)以及與Nios系統(tǒng)通過自定義的接口實現(xiàn)通訊。MIII總線的信號時序如圖4所示。
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