CN103440219A

CN103440219A - 一种新型的通用总线转换桥ip核

Info

Publication number: CN103440219A
Application number: CN2013103718917A
Authority: CN
Inventors: 徐光辉; 任旺; 李阅
Original assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: CN103440219B

Abstract

一种新型的通用总线转换桥IP核，包括：若干不同协议的总线模块以及交换模块；交换模块包括：若干存储器、数据交换单元、数据解析单元、数据打包单元、状态寄存器单元、中断控制单元；在需要进行数据交换的状态下，连接若干数据发送方的总线模块分别发送第一中断请求至中断控制单元，中断控制单元根据第一中断请求修改状态寄存器单元的值，数据解析单元读取相应的总线模块的数据，随后对数据进行解析，数据交换单元将解析后的数据传输到对应的存储器，中断控制单元向对应的数据接收方发送第二中断请求，数据打包单元将数据从存储器读出并打包成所需的数据格式，数据接收方向交换模块读取经过打包后的数据。

Description

一种新型的通用总线转换桥IP核

技术领域

本发明涉及电通信领域，特别涉及一种新型的通用总线转换桥IP核。

背景技术

在电通信领域，特别是大型的复杂通信系统中，不仅数据量非常大，而且各个设备之间所使用的总线协议并不完全相同，为了满足这些设备之间进行数据交换，必须在系统中设置一个总线协议交换设备。以雷达系统为例，其中的各个子模块不可避免的使用不同的总线协议，因此资源管理模块对各个子系统模块的控制和数据交换时必须进行总线协议交换。一般都是采用两种方法来解决总线转换问题，第一种方法是资源管理模块集成了所有总线协议来兼容其它模块的总线协议，这种方法的缺陷在于不仅带来了冗余，增加了系统复杂性，而且会造成严重的资源冲突；第二种方法是将所有子模块都进行一对一的总线协议转换，其缺陷在于所需的总线协议转换设备的数量正比于子模块的数量，成本高昂。如何在有限的资源及成本方面的要求下设计结构简单、性能高效和可靠性高的总线协议转换模块成为难点问题。

本发明的目的在于：利用FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的可编程的特点及并行运行的优势设计一种总线转换架构，用以解决雷达系统中对各个子模块可靠的控制和高效的数据交换问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种新型的通用总线转换桥IP核，通过所有的总线协议模块和交换模块组成总线转换桥，从而实现不同总线协议的设备间的数据的高效与可靠的数据交换。

本发明通过以下技术方案实现：

一种新型的通用总线转换桥IP核，用以在若干不同协议的总线设备之间进行数据交换，在数据交换的过程中，若干不同协议的总线设备中的若干数据发送方和若干数据接收方同时进行数据交换；

新型的通用总线转换桥IP核包括：若干不同协议的总线模块以及交换模块，若干不同协议的总线模块分别连接对应的总线设备以及交换模块；

交换模块包括：

若干存储器，用以存储数据；

数据交换单元，用以将若干数据发送方的数据传输到对应的存储器进行存储；

数据解析单元，用以解析若干不同协议的总线模块的数据，将数据中的标示信息去除；

数据打包单元，用以打包若干不同协议的总线模块的数据，将标示信息加上，组合成所需格式的数据包；

状态寄存器单元，用以根据不同的值来区分若干数据接收方和若干数据接收方；

中断控制单元，连接状态寄存器单元，用以接收连接若干数据发送方的总线模块发出的第一中断请求，中断控制单元对应修改状态寄存器单元的值，并发送第二中断请求至若干数据接收方；

其中，在需要进行数据交换的状态下，连接若干数据发送方的总线模块分别发送第一中断请求至中断控制单元，中断控制单元根据第一中断请求修改状态寄存器单元的值，数据解析单元根据状态寄存器读取相应的总线模块的数据，随后对数据进行解析，数据交换单元将解析后的数据传输到对应的存储器进行存储，中断控制单元向对应的数据接收方发送第二中断请求，随后数据打包单元将数据从存储器读出，并且将其打包成所需的数据格式，数据接收方向交换模块读取经过打包后的数据。

较佳的，若干不同协议的总线模块包括：通用异步收发传输器（UART）总线模块、控制器局域网络（CAN）总线模块、外部设备互连接口（PCI）总线模块、同步串行外设接口（SPI）总线模块、高速外部设备互连接口（PCIE）总线模块、高速串行（SRIO）总线模块，若干不同协议的总线模块接收来自各自总线的数据并将收到有效数据送到交换模块中，或者接收来自交换模块的数据，并将其发送到对应总线上，从而实现接收和发送不同总线的数据。

较佳的，若干存储器为先入先出存储器，当数据没有及时被读取走导致存储器满之后将会溢出，后续的数据将丢失不会存储。

本发明解决了现有大型复杂通信系统的模块间通信结构复杂和冗余、数据交换效率低、成本高等问题，取得了系统结构简单、数据交换效率高和高稳定性、成本低的特点，同时其被封装成转换桥IP核可以快速部署到不同的系统设备中，使用方便，极大的加快工程的研发进度。

附图说明

图1所示的是本发明的整体结构示意图；

图2所示的是本发明的交换模块结构示意图；

图3所示的是本发明的通用异步收发传输器总线模块结构示意图；

图4所示的是本发明的控制器局域网络总线模块结构示意图；

图5所示的是本发明的外部设备互连接口总线模块结构示意图；

图6所示的是本发明的同步串行外设接口总线模块结构示意图

图7所示的是本发明的高速串行总线模块结构示意图。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示，转换桥IP核由通用非同步收发传输器（UART）总线模块1、控制器局域网络（CAN）总线模块2、外部设备互连接口（PCI）总线模块3、同步串行外设接口（SPI）总线模块4、高速外部设备互连接口（PCIE）总线模块5、高速串行（SRIO）总线模块6和交换模块7组成。

请参考图3，UART总线模块1要由接收中断和串口中断实现数据的收发。接收FIFO（first in first out，先入先出）和接收控制共同组成接收逻辑，功能主要是从交换模块接收32位的数据，通过产生接收中断将分解后8位数据传送到NIOS处理器中，随后NIOS将数据发送到串口设备上。发送FIFO和发生控制组成发送逻辑单元，NIOS处理器接收到出口中断后，读取串口设备的8位数据，并发送请求给发送逻辑。发送逻辑将数据打包成32位数据传送到转换桥模块。NIOS微处理器的功能主要通过C语言来实现，对连接在处理器上的中断源挂接两个中断服务程序。当串口接收缓冲区数据满时会触发中断，此时中断服务程序开始运行，并且将数据打包发送到模块的发生逻辑单元上。同样，当微处理器收到接收单元的中断后进入中断服务程序，随后中断服务程序将收到数据发送到串口发送端口。

请参考图4，CAN总线模块2的发送逻辑的功能主要是从交换模块上接收32位的数据，然后存储到接收FIFO上，由于一个CAN标准帧需要3个32位的数据字组成，因此数据管理连续读取3次FIFO的数据组成一个标准帧，然后将数据存放到发送缓冲区之中等待发送，当CAN总线状态空闲时便将标准帧数据发送出去。同样接收逻辑的功能主要是从CAN总线上接收完整的一个标准帧存放到接收缓冲区里面，然后在数据管理里面对进行解包取出有效数据，将其拆分成32位存储到接收FIFO里面。

请参考图5，PCI总线模块3被划分为三个设备，它们都有各自的初始化功能和数据处理功能，同时也会产生三个中断到目标机设备上：中断A、中断B和中断C。初始化功能主要是设置子设备的设备号、分类号和设备商信息，向系统申请空间大小等。当以上的信息设置成功之后，操作系统设别到该唯一性设备，并能对其进控制与数据收发。数据处理功能主要就是处理PCI总线的数据，负责将接收的32位数据发送总线上或者将总线上属于自己的数据取出并发送到指定外围设备。

请参考图6，SPI总线模块4也是一种典型的串行总线协议，接收逻辑从SI断接收数据存放到FPGA的32位的移位寄存器中，32位数据全部接收完毕后存放到寄存器中，随后中断请求数据交换模块。发送逻辑是将从交换模块中取到32位数据存放到寄存器之中，随后通过32位的移位寄存器发送到SO端。

PCIE总线模块5和SRIO总线模块6采用现有技术的成熟的模块直接集成，本实施例在此不做赘述，SRIO总线模块6可参考图7。

交换模块7总线交换桥的核心模块，它的效率直接影响系统的运行。本发明所设计转换桥的交换模块在用户配置之后可以将数据交换到各个目的总线上，同时还能进一步集成其他本发明没有涉及的总线协议。交换模块7的结构图如图2所示，它包括：若干存储器71、数据交换单元72、数据解析单元73、数据打包单元74、状态寄存器单元75、中断控制单元76；在需要进行数据交换的状态下，连接若干数据发送方的总线模块分别发送第一中断请求至中断控制单元76，中断控制单元76根据第一中断请求修改状态寄存器单元75的值，数据解析单元73根据状态寄存器单元75的值读取相应的总线模块的数据，随后对数据进行解析和协议转换，数据交换单元72将解析后的数据传输到对应的存储器71进行存储，中断控制单元76向对应的数据接收方发送第二中断请求，随后数据打包单元74将数据从存储器71读出，并且将其打包成所需的数据格式，数据接收方向交换模块读取经过打包和协议转换后的数据。

数据解析单元和数据打包单元都是由六个部分组成，它们分别对应各自的总线模块，当特定的总线模块有数据需要传输时，数据被存放在对应的解析单元之中。同样，数据打包单元也是同样道理。

数据交换单元负责将数据存放到对应的存储器中，或者从对应的存储器中读取数据传送到数据打包单元以待特定的总线模块读取走。

以上所有的功能构成实现交换模块能将各个总线模块同时交换到对应目的总线模块所连接的设备上，高效的完成了不同总线协议间数据通信。

本实施例的论述是基于雷达信号处理系统中，但是实际使用并不仅仅局限雷达信号处理系统，技术人员可将本发明应用于任何通信系统之中来完成数据交换。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种新型的通用总线转换桥IP核，用以在若干不同协议的总线设备之间进行数据交换，其特征在于，在数据交换的过程中，所述若干不同协议的总线设备中的若干数据发送方和若干数据接收方同时进行数据交换；

所述新型的通用总线转换桥IP核包括：若干不同协议的总线模块以及交换模块，所述若干不同协议的总线模块分别连接对应的所述总线设备以及所述交换模块；

所述交换模块包括：

若干存储器，用以存储数据；

数据交换单元，用以将所述若干数据发送方的数据传输到对应的所述存储器进行存储；

数据解析单元，用以解析所述若干不同协议的总线模块的数据，将数据中的标示信息去除；

数据打包单元，用以打包所述若干不同协议的总线模块的数据，将所述标示信息加上，组合成所需格式的数据包；

状态寄存器单元，用以根据不同的值来区分所述若干数据接收方和所述若干数据接收方；

中断控制单元，连接所述状态寄存器单元，用以接收连接所述若干数据发送方的所述总线模块发出的第一中断请求，所述中断控制单元对应修改所述状态寄存器单元的值，并发送第二中断请求至所述若干数据接收方；

2.根据权利要求1所述的新型的通用总线转换桥IP核，其特征在于，所述若干不同协议的总线模块包括：通用异步收发传输器（UART）总线模块、控制器局域网络（CAN）总线模块、外部设备互连接口（PCI）总线模块、同步串行外设接口（SPI）总线模块、高速外部设备互连接口（PCIE）总线模块、高速串行（SRIO）总线模块，所述若干不同协议的总线模块接收来自各自总线的数据并将收到有效数据送到交换模块中，或者接收来自交换模块的数据，并将其发送到对应总线上，从而实现接收和发送不同总线的数据。

3.根据权利要求1所述的新型的通用总线转换桥IP核，其特征在于，所述若干存储器为先入先出存储器，当数据没有及时被读取走导致存储器满之后将会溢出，后续的数据将丢失不会存储。