一種基于FPGA的PXA270外設(shè)時序轉(zhuǎn)換接口設(shè)計

1 引言
ARCNET協(xié)議應用于高速動車組列車通信網(wǎng)絡(luò)時，產(chǎn)生中央控制單元處理器PXA270與專用協(xié)議控制器件COM20020相連的時序不匹配問題，若用通用數(shù)字電路模塊進行時序轉(zhuǎn)換，PXA270需占用PXA270專門的資源(CPU時間片)對 COM20020的寄存器、數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)進行低速讀寫訪問(對COM20020的相鄰兩次讀操作相隔至少300 ns)，這樣將增加處理器的負擔?；谶@種現(xiàn)狀，提出一種基于FPGA的PXA270外設(shè)時序轉(zhuǎn)換接口設(shè)計方案，以FPGA為橋梁進行時序轉(zhuǎn)換，并增加存儲器直接訪問DMA(Direct Memory Aeeess)功能，即FPGA自動完成數(shù)據(jù)包的收發(fā)工作，PXA270則只需高速讀寫訪問FPGA中的同步雙口RAM。

2 時序轉(zhuǎn)換接口整體設(shè)計
2．1 FPGA對外接白
采用FPGA連接PXA270處理器與外設(shè)以解決PXA270處理器與外設(shè)直接連接時的時序不匹配問題。如圖1所示，F(xiàn)PGA從PXA270處理器獲得地址總線(ADDRBUS[17..14]， ADDRBUS[9..0])，片選信號(SYSCS5)，讀允許(SYSOE)，寫允許(SYSWE)，并提供雙向數(shù)據(jù)端口DATABUS[7..0] (可根據(jù)實際應用修改為32位或16位等)，中斷(interrupt)；同時，F(xiàn)PGA向COM20020提供特定的總線接口，包括 COM20020_DS，COM20020_CS，COM20020_DIR，COM20020_DATABUS [7..0]，COM20020_ADDRBUS[2..0]等。

2．2 內(nèi)部功能實現(xiàn)
PXA270和外設(shè)之間的連接是將FPGA中的雙口RAM作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，以此間接相連。該設(shè)計由以下4個功能模塊組成。
(1)PXA270對外設(shè)指定寄存器單次寫操作PXA270先將所要寫的數(shù)據(jù)送人雙口RAM，然后PXA270向FPGA的命令寄存器寫入對該外設(shè)指定寄存器的單次寫指令，然后FP-GA根據(jù)接收到的命令將RAM中的數(shù)據(jù)輸出到外設(shè)數(shù)據(jù)總線，同時給出對外設(shè)的寫時序。