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接口方式

采用FPGA實現(xiàn)基于ATCA架構的2.5Gbps串行背板接口

當前，在系統(tǒng)級互連設計中高速串行I/O技術迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟的信號同步方法。基于串行I/O的設計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術正被越來越廣泛地應用于各種系統(tǒng)設計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務器、通信網(wǎng)絡、工業(yè)計算和控制、測試設備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標準，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標準上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應用，如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應用。傳統(tǒng)的標準背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進電信計算架構）正是在這種背景下作為新一代的標準背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務的要求。ATCA作為標準串行總線結構，支持高速互聯(lián)、不同背板拓撲、高信號密度、標準機械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。采用FPGA設計高速串行接口將為設計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標準。結合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對串行高速通道技術的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應用進行了簡要的介紹和分析，詳細分析了所涉及到的主要技術包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進行了分析，并在此基礎上給出了FPGA的設計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設計工具，可在標準ATCA機框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。

標簽： FPGA ATCA Gbps 2.5

上傳時間： 2013-05-29

上傳用戶：frank1234
PCI總線接口控制器的FPGA設計

本論文采用TOP-DOWN設計方法對PCI總線接口控制器的設計與實現(xiàn)進行了研究,對PCI總線協(xié)議做了比較深刻的理解和分析.本論文以PCI總線接口控制器的設計和實現(xiàn)為線索,闡述了PCI總線接口控制器設計、仿真及綜合、驗證的各個步驟,以及PCI板卡驅動程序的編寫和調(diào)試.作為PCI接口控制器下一步發(fā)展的前瞻性研究,還介紹PCI接口控制器DMA傳輸方式的實現(xiàn)思路及功能模塊劃分.在本論文的研究中,重點分析了PCI總線接口控制器的設計、對PCI總線協(xié)議的分析理解是進行PCI總線接口控制器設計的前提,而對PCI總線接口控制器的功能分析和結構劃分是設計的關鍵.本論文在對PCI總線接口控制器的功能分析和結構分析的基礎上,對PCI總線接口控制器的整體設計和子模塊的劃分和實現(xiàn)進行了詳細的分析闡述.通過本論文的研究,完成了PCI總線接口控制器的設計,并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真,以及布局布線后的時序仿真,并設計了PCB實驗板進行了測試,證明所實現(xiàn)的PCI接口控制器完成了要求的功能.

標簽： FPGA PCI 總線接口控制器

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：stvnash
基于ARM核的AHBUSB20接口ASIC設計

USB2．0接口和基于ARM核的SOC系統(tǒng)的應用已經(jīng)非常廣泛，特別在電子消費類領域。包含USB2,0接口的ARM系統(tǒng)則更是市場的需求。本文介紹一種基于ARM核的USB2,0接口IP(AHB_USB2.0)的設計，主要對其中的串行接口引擎(SIE)的設計進行討論。該 AHB_USB2.0 IP核支持USB2.0協(xié)議，并兼容USB1.1協(xié)議；支持AMBA2.0協(xié)議和UTMI 1.05協(xié)議。該IP核一側通過UTMI接口或ULPI接口的PHY與USB2.0主機端進行通信；另一側則通過AHB總線與ARM相連。 AHB_USB2.0 IP核在硬件上分為三個大模塊：ULPI模塊(ULPI)、串行接口引擎(SIE)模塊和AHB總線接口模塊(AHB)。ULPI模塊實現(xiàn)了UTMI接口轉ULPI接口。串行接口引擎(SIE)模塊為USB2.0的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議處理模塊，為整個IP核的核心部分，進一步分為四個子模塊——GLC(全局控制模塊)，PIE(PHY接口處理引擎)，SIF(系統(tǒng)接口邏輯)和EPB(端點緩沖模塊)。GLC模塊負責整個IP的復位控制，IP時鐘的開關提示等；PIE模塊負責處理USB的事務級傳輸，包括組包解包等；SIF模塊負責協(xié)議相關寄存器組和端點緩沖區(qū)的讀寫，跨時鐘域信號的處理和PIE所需的控制信號的產(chǎn)生；AHB模塊負責IP核與ARM通信和DMA功能的實現(xiàn)。該IP核的軟件設計遵循USB協(xié)議，Bulk Only協(xié)議和UFI協(xié)議，由外掛ARM實現(xiàn)USB設備命令和UFI命令的解析，并執(zhí)行相應的操作。設計了IP核與ARM之間的多種數(shù)據(jù)傳輸方法，通過軟件實現(xiàn)常規(guī)數(shù)據(jù)讀寫訪問、內(nèi)部DMA或外部DMA等多種方式的切換。本IP已經(jīng)通過EDA驗證和FPGA測試，并且已經(jīng)在內(nèi)嵌ARM核的FPGA系統(tǒng)上實現(xiàn)了多個U盤。這個FPGA系統(tǒng)的正確工作，證明了AHB_USB2.01P核設計是正確的。

標簽： AHBUSB ASIC ARM 20

上傳時間： 2013-05-17

上傳用戶：qqoqoqo
LPC總線接口UART控制器FPGA實現(xiàn)

隨著微電子技術的快速發(fā)展，電子設備逐漸向著小型化、集成化方向發(fā)展；人們在要求設備性能不斷提升的同時，還要求設備功耗低、體積小、重量輕、可靠性高。同樣在我軍武器裝備的研制過程中，也對各武器裝備都提出了新的要求，特別是針對單兵配備的便攜設備，對體積、功耗、擴展性的要求更是嚴格。在某手持式設備的開發(fā)項目中，需要設計一塊接口板，要求實現(xiàn)高達8個串行口擴展以及能源管理和數(shù)字輸入輸出接口等功能，該接口板與處理器模塊的連接總線采用LPC總線，整個手持設備除了對功能有基本的要求以外，對體積及功耗都提出了極高的要求。針對項目的具體設計要求，經(jīng)過與傳統(tǒng)設計方法的比較，決定采用FPGA來實現(xiàn)LPC接口及UART控制器功能。論文的主要目標是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實現(xiàn)。對于各模塊中的關鍵的功能部分，文中對其實現(xiàn)都進行了詳細的說明。整個設計全部采用硬件描述語言(HDL)實現(xiàn)，并且采用了分模塊的設計風格，具有很好的重用性。為了在硬件平臺上驗證設計，還實做了FPGA驗證平臺，并用C語言編寫了測試程序。經(jīng)過驗證，該方案完全實現(xiàn)了接口板的功能要求，并且滿足體積和功耗上的要求，取得了良好的效果。論文通過采用FPGA作為電路設計的核心，以一種新的數(shù)字電路設計方法實現(xiàn)電路功能；旨在通過這種方式，不斷提高設備的性能并拓展設計者思想。

標簽： FPGA UART LPC 總線接口

上傳時間： 2013-05-21

上傳用戶：poyao
1553B總線接口技術研究及實現(xiàn)

本文在深入研究MIL-STD-1553B總線傳輸協(xié)議以及國外協(xié)議芯片設計方法的基礎上，結合目前較流行的EDA技術，基于Xilinx公司Virtex-II系列FPGA完成了1553B總線接口協(xié)議設計實現(xiàn)，并自行設計實驗板將所做的設計進行了驗證。論文從專用芯片實現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結合自頂向下的設計思想，給出基于FPGA的總線接口協(xié)議設計的總體方案，并根據(jù)功能的需求完成了模塊化設計。文章重點介紹基于FPGA的總線控制器(BC)、遠程終端(RT)、總線監(jiān)視器(MT)三種類型終端設計，詳細給出其設計邏輯框圖、引腳說明及關鍵模塊的仿真結果，最終通過工作方式選擇信號以及其它控制信號將三種終端結合起來以達到通用接口的功能。本設計使用硬件描述語言(VHDL)進行描述，在此基礎上使用Xilinx專用開發(fā)工具對設計進行綜合、布局布線等，最終下載到FPGA芯片XC2V2000中進行實現(xiàn)。文章最后通過自行搭建的硬件平臺對所做的設計進行詳細的測試驗證，選擇ADSP21161作為主處理器，對。FPGA芯片進行初始化配置以及數(shù)據(jù)的輸入輸出控制，同時利用示波器觀測FPGA的輸出，完成系統(tǒng)的硬件測試。測試結果表明本文的設計方案是合理、可行的。

標簽： 1553B 總線接口技術研究

上傳時間： 2013-08-03

上傳用戶：kennyplds
基于FPGA的PCIE1接口設計與實現(xiàn)

隨著現(xiàn)代計算機技術、微電子技術的進一步結合和發(fā)展，可編程邏輯技術已成為當前電子設計領域中最具活力和發(fā)展前途的技術。通過采用FPGA/EDA技術，對通信卡的PCI接口、E1接口、外部邏輯電路進行集成，并利用目前通用計算機強大的數(shù)字信息處理能力，可大大簡化CTI硬件的設計，降低制造成本，提高系統(tǒng)可靠性。據(jù)此，本論文提出了基于FPGA/EDA技術的PCI-E1接口設計方法，文中對PCI總線接口、E1接口及兩接口的互連等相關技術進行了深入分析，對各功能模塊和系統(tǒng)進行了VHDL建模與仿真。同時，論文還介紹了基于ALTERACyclone系列FPGA芯片的PCI-E1接口硬件平臺的設計原理和基于DriverWorks的WDM驅動程序的設計方法。本論文涉及的軟件、硬件系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)、調(diào)試完成。測試結果表明：1、論文所研究的PCI接口(主/從設備)在進行配置讀/寫、I/O讀寫、存儲器讀寫及總線的猝發(fā)數(shù)據(jù)傳送等操作中，各項性能符合PCI2.3規(guī)范的要求。 2、論文所研究的E1接口支持成幀和不成幀兩種傳輸方式：在成幀模式下，信息的有效傳送速率為31×64Kbit/s；在不成幀的模式下，信息的有效傳送速率為2.048Mbit/s。E1輸出口各項參數(shù)符合CCITT相關規(guī)范要求。 3、論文所研究的PCI-E1接口在與現(xiàn)網(wǎng)設備、模塊的對接測試中，性能穩(wěn)定。基于本論文的產(chǎn)品已經(jīng)正式發(fā)布。國內(nèi)部分廠家已對該產(chǎn)品進行了多方面的綜合測試，并計劃將其應用到實際的生產(chǎn)和研究中。本論文對于CTI硬件的設計是一項嘗試和革新。測試和應用證明該方法行之有效，符合設計目標，具有較廣闊的應用前景。

標簽： PCIE1 FPGA 接口設計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：lixinxiang
基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯

隨著信息技術的發(fā)展，數(shù)字信號的采集與處理在科學研究、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等部門得到越來越廣泛的應用，這些應用中對數(shù)字信號的傳輸速度提出了比較高的要求。傳統(tǒng)的基于ISA總線的信號傳輸效率低，嚴重制約著系統(tǒng)性能的提高。 PCI總線以其高性能、低成本、開放性、軟件兼容性等眾多優(yōu)點成為當今最流行的計算機局部總線。但是，由于PCI總線硬件接口復雜、不易于接入、協(xié)議規(guī)范比較繁瑣等缺點，常常需要專用的接口芯片作為橋接，為了解決這一系列問題，本文提出了一種基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的實現(xiàn)方案，支持PCI突發(fā)訪問方式，突發(fā)長度為8至128個雙字長度，核心FPGA芯片采用ALTERA公司的CYCLONE FPGA系列的EP1C6Q240C8，容量為6000個邏輯宏單元，速度為-8，編譯后系統(tǒng)速度可以達到80MHz，取得了良好的效果。基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的核心是PCI接口模塊。在硬件方面，特別討論了PCI接口模塊、地址轉換模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、外部接口模塊和SRAM DMA控制模塊等五個功能模塊的設計方案和硬件電路實現(xiàn)方法，著重分析了PCI接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸方式，采用模塊化的方法設計了內(nèi)部控制邏輯，并進行了相關的時序仿真和邏輯驗證，硬件需要軟件的配合才能實現(xiàn)其功能，因此設備驅動程序的設計是一個重要部分，論文研究了Windows XP體系結構下的WDM驅動模式的組成、開發(fā)設備驅動程序的工具以及開發(fā)系統(tǒng)實際硬件的設備驅動程序時的一些關鍵技術。本文最后利用基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯中的關鍵技術，對PCI數(shù)據(jù)采集卡進行了整體方案的設計。該系統(tǒng)采用Altera公司的cyclone Ⅱ系列FPGA實現(xiàn)。

標簽： FPGA PCI 總線接口橋接

上傳時間： 2013-05-22

上傳用戶：彭玖華
基于FPGA的PROFIBUSDP從站接口研究

PROFIBUS現(xiàn)場總線技術是當今控制領域的一個熱點。目前國內(nèi)對于PROFIBUS-DP的應用和研究主要以西門子等國外大公司的成套設備為主，用單片機+固態(tài)程序的方法做PROFIBUS-DP接口控制器的技術比較成熟，而自主開發(fā)PROFIBUS-DP通用接口的研究卻比較少。針對這一現(xiàn)狀，本論文采用FPGA做控制器，提出了基于FPGA技術的從站接口通信模塊的設計方案，使具有RS-232接口的從站可以通過該接口通信模塊與PROFIBUS-DP主站進行通訊連接。論文首先對PROFIBUS現(xiàn)場總線技術進行概述，主要從現(xiàn)場總線的技術特點、協(xié)議結構、傳輸技術、存取協(xié)議等方面進行介紹。對PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成和配置、工作方式及數(shù)據(jù)傳遞、DP的功能和從站狀態(tài)機制等進行研究和分析。然后詳細論述了基于PROFIBUS-DP的通信接口的硬件及軟件實現(xiàn)。在硬件設計中，本文從PROFIBUS協(xié)議芯片SPC3實現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結合EDA(Electronic Design Amomation)設計自項向下的設計思想，給出了總線接口的總體設計方案。同時給出其設計邏輯框圖、算法流程圖、引腳說明以及部分模塊的仿真結果。并充分考慮了硬件的通用性及將來的擴展。本設計使用VHDL描述，在此基礎之上采用專門的綜合軟件對設計進行了綜合優(yōu)化，最后在FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片EP1C6上得以實現(xiàn)。在軟件設計中，詳細介紹了通信接口的軟件設計實現(xiàn)，包括狀態(tài)機的實現(xiàn)、各種通信報文的實現(xiàn)、GSD文件的編寫等。再通過Siemens公司的CP5611網(wǎng)絡接口卡和PC機做主站，使用COMPROFIBUS組態(tài)軟件，組建系統(tǒng)進行通訊測試，得到良好結果。

標簽： PROFIBUSDP FPGA 接口

上傳時間： 2013-05-25

上傳用戶：xwd2010
1553B總線接口技術研究及FPGA實現(xiàn)

本論文在詳細研究MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線協(xié)議以及參考國外芯片設計的基礎上，結合目前新興的EDA技術和大規(guī)模可編程技術，提出了一種全新的基于FPGA的1553B總線接口芯片的設計方法。從專用芯片實現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結合自頂向下的設計思想，給出了總線接口的總體設計方案，考慮到電路的具體實現(xiàn)對結構進行模塊細化。在介紹模擬收發(fā)器模塊的電路設計后，重點介紹了基于FPGA的BC、RT、MT三種類型終端設計，最終通過工作方式選擇信號以及其他控制信號將此三種終端結合起來以達到通用接口的功能。同時給出其設計邏輯框圖、算法流程圖、引腳說明以及部分模塊的仿真結果。為了資源的合理利用，對其中相當部分模塊進行復用。在設計過程中采用自頂向下、碼型轉換中的全數(shù)字鎖相環(huán)、通用異步收發(fā)器UART等關鍵技術。本設計使用VHDL描述，在此基礎之上采用專門的綜合軟件對設計進行了綜合優(yōu)化，在FPGA芯片EP1K100上得以實現(xiàn)。通過驗證證明該設計能夠完成BC/RT/MT三種模式的工作，能處理多種消息格式的傳輸，并具有較強的檢錯能力。最后設計了總線接口芯片測試系統(tǒng)，選擇TMS320LF2407作為主處理器，測試主要包括主處理器的自發(fā)自收驗證，加入RS232串口調(diào)試過程提高測試數(shù)據(jù)的直觀性。驗證的結果表明本文提出的設計方案是合理的。

標簽： 1553B FPGA 總線接口技術研究

上傳時間： 2013-04-24

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模擬量差分輸入方式的應用指南

本應用手冊中的內(nèi)容適用于PCM系列數(shù)據(jù)采集板卡中PCM-8208BT、PCM-8208BS隔離模擬量輸入板卡。對于非隔離的板卡PCM-8308BS也可以參考其接線方式應用于現(xiàn)場。 1.PCM-8208BT、PCM-8208BS數(shù)據(jù)采集板卡主要參數(shù) PCM系列數(shù)據(jù)采集板卡為支持PC/104總線接口的數(shù)據(jù)采集板卡。

標簽： 模擬量差分輸入方式應用指南

上傳時間： 2013-10-14

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