基于FPGA的VXI總線寄存器基模塊接口電路設(shè)計(jì)(06-100)

　　引言

　　VXI總線技術(shù)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，以其開(kāi)放的系統(tǒng)環(huán)境,模塊化的設(shè)計(jì)，緊湊的機(jī)械結(jié)構(gòu),良好的電磁兼容性及可靠性，小型便攜和靈活的通信能力等一系列優(yōu)點(diǎn)滿足了工業(yè)領(lǐng)域?qū)y(cè)試與測(cè)量的需求。如今，VXI總線作為新一代的測(cè)試與測(cè)量總線已經(jīng)毋庸置疑，而研制基于VXI總線的測(cè)試與測(cè)量?jī)x器也成為當(dāng)務(wù)之急，近幾年各種類型的VXI總線器件相繼推出，VXI總線器件主要分為：寄存器基模塊、消息基模塊、存儲(chǔ)器基模塊和擴(kuò)展器器件四種。目前寄存器基器件在應(yīng)用中所占比例最大(約占70%)，其實(shí)現(xiàn)方法在遵守VME協(xié)議規(guī)范的前提下各有不同。VXI寄存器基模塊在VXI總線系統(tǒng)中僅能作為從模塊(聽(tīng)者)工作，總線模塊的電路結(jié)構(gòu)基本上可分為兩部分：總線接口電路和功能電路。對(duì)于VXI總線模塊開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，接口部分為研究重點(diǎn)，功能電路根據(jù)具體工程要求設(shè)計(jì)，其中許多電路是成熟的，可以直接移植過(guò)來(lái)。總線接口電路的設(shè)計(jì)也可以根據(jù)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，一種是直接利用專用接口芯片節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。目前，美國(guó)有兩家公司生產(chǎn)專用接口芯片，CYPRESS公司的IT9010系列和Interface Technology公司的VIC068系列，但由于這些芯片的價(jià)格較高且其實(shí)現(xiàn)原理難于理解，很少采用；另一種是利用中、小規(guī)模電路基PAL、GAL、CPLD和FPGA實(shí)現(xiàn)。筆者通過(guò)利用FPGA實(shí)現(xiàn)模塊與VXI總線接口的設(shè)計(jì)過(guò)程中，總結(jié)出一些通用的設(shè)計(jì)思路。

　　功能設(shè)計(jì)

　　以C尺寸,寄存器基A16/D16器件為例,說(shuō)明該器件須實(shí)現(xiàn)的一般功能。

　　·集成VXI總線地址譯碼邏輯以及VXIbus/Local bus仲裁邏輯；

　　·產(chǎn)生VXI總線應(yīng)答信號(hào)(DTACK*),根據(jù)數(shù)據(jù)選通信號(hào)(DS0*,DS1*)與讀寫信號(hào)(WRITE*)控制數(shù)據(jù)的傳輸方向；

　　·產(chǎn)生本地存儲(chǔ)器片選信號(hào)及I/O讀寫信號(hào)；

　　·具有中斷請(qǐng)求功能，可編程中斷向量，支持中斷響應(yīng)菊花鏈；

　　·產(chǎn)生本地復(fù)位信號(hào)；

　　·支持A16器件相關(guān)寄存器，支持D16和D08(EO)從模式。

　　以上功能除配置寄存器和器件相關(guān)寄存器外，其余都在1片FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

　　功能實(shí)現(xiàn)

　　圖1是VXI總線寄存器基模塊接口框圖。其中，圖1中的方框圖部分(除功能電路)可由FPGA實(shí)現(xiàn)。從實(shí)現(xiàn)功能的角度考慮，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)VXIbus接口電路主要由初始化電路、模塊和寄存器譯碼電路、寄存器讀寫及數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)答、中斷申請(qǐng)及響應(yīng)等四部分組成。