一種機(jī)載TM總線接口設(shè)計(jì)
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POWERUP2_00為上電后或復(fù)位后的狀態(tài)；XFERl6_1X～XFER00_1X為數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)；WAIT_00為出錯(cuò)狀態(tài)，該狀態(tài)結(jié)束的條件是MCTL與MMD發(fā)生傳輸沖突消失且消息傳送結(jié)束；在PAUSE_01狀態(tài)下插入等待；EOM_00為消息傳送的起始和結(jié)束狀態(tài)。主／從兩個(gè)狀態(tài)機(jī)合為一個(gè)狀態(tài)機(jī)后，MCS和主權(quán)控制狀態(tài)機(jī)控制作何種狀態(tài)機(jī)運(yùn)行[M1，M2，M3]控制主狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由MCTL和MMD控制。
2.4 USB接口設(shè)計(jì)
USB接口芯片采用了ISP1581。ISP1581是Phil-lps 公司提 不應(yīng)求的高速USB接口芯片，符合USB2．0規(guī)范。它的內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)收發(fā)器、串行接口引擎(SIE)、并行接口引擎(PIE)、FIFO存儲(chǔ)器(8 KB)、存儲(chǔ)管理單元(MMU)、微控制器接口和DMA(直接內(nèi)存訪問)管理器。外部電路接口簡(jiǎn)單，因ISP1581內(nèi)部不帶有微控制器，需外接。本文的微控制器采用AT89C52單片機(jī)。USB硬件模塊主要包括ISP1581，AT89C52，總體框架結(jié)構(gòu)如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202554.htm
ISP1581通過16位數(shù)據(jù)總線與FPGA相連，AT89C52負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)的DMA傳輸。ISP1581與微控制器的通信通過一個(gè)高速(15 MB／s或15 Mword／s)的通用并行接口AD[7:O]實(shí)現(xiàn)，并具有高速DMA接口。
2．4．1 USB接收數(shù)據(jù)模塊實(shí)現(xiàn)
本文采用的USB器件是帶有DMA控制器的ISP1581，為了簡(jiǎn)化電路，采用ISP1581的DMA主控制器方式。如圖6所示，當(dāng)FPGA的FIFO滿標(biāo)志為1時(shí)，單片機(jī)給ISP1581發(fā)送請(qǐng)求有效信號(hào)、寫信號(hào)和寫周期信號(hào)，給FIFO發(fā)送讀請(qǐng)求信號(hào)和讀周期信號(hào)，當(dāng)讀出的數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)定的數(shù)目時(shí)，單片機(jī)把ISP1581請(qǐng)求信號(hào)設(shè)置為無效，等待下一組存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
2．4．2 讀數(shù)據(jù)和并／串轉(zhuǎn)換
單片機(jī)把接收的控制信號(hào)通過DMA傳輸通道把數(shù)據(jù)傳到FIFO中，其DMA傳輸過程和圖6相似，只要把DIOW改成DIOR，把rdreq改成wreq就可以了，然后通過FPGA的內(nèi)部邏輯取出16位并行數(shù)據(jù)進(jìn)行并／串轉(zhuǎn)換。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 USB固件(Firmware)程序開發(fā)
固件其實(shí)就是單片機(jī)的程序文件，主要完成設(shè)備初始化、USB協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求處理以及其他應(yīng)用程序。一般來說，固件程序的軟件結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為基于中斷的分層結(jié)構(gòu)，如圖7所示。
在固件程序中，后臺(tái)的中斷服務(wù)例程(ISR)負(fù)責(zé)從ISP1581收集數(shù)據(jù)，當(dāng)ISR收集到了足夠的數(shù)據(jù)時(shí)，通知前臺(tái)主程序循環(huán)數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，由主程序循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。以的批量傳輸端點(diǎn)為例，當(dāng)從主機(jī)收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，就會(huì)向?yàn)榭刂破鳟a(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，微控制器立即響應(yīng)中斷。在中斷服務(wù)例程中，固件程序?qū)?shù)據(jù)包從內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)轉(zhuǎn)移到循環(huán)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)清零以使該端點(diǎn)可以接收新的數(shù)據(jù)包，這時(shí)微控制器可以繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前更為緊急或者還未處理完的任務(wù)，例如讀取采集數(shù)據(jù)，然后返回到主循環(huán)中檢查循環(huán)緩沖區(qū)是否有新的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。
3．2 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)
驅(qū)動(dòng)程序的基本功能是建立應(yīng)用程序與USB接口之間的數(shù)據(jù)通訊。本設(shè)計(jì)采用Driver Works開發(fā)USB驅(qū)動(dòng)程序。
評(píng)論