CN1687914A - 一种vxi总线寄存器基接口及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种VXI总线寄存器基接口,其特征在于它包括一个单片复杂可编程逻辑器件(CPLD)和外接双口RAM,通过编程设计在单片复杂可编程逻辑器件(CPLD)中形成硬件状态的地址译码电路、中断锁存电路、数据传输/中断处理电路及IO线控制电路;地址译码电路、中断锁存电路、数据传输/中断处理电路及IO线控制电路的连接关系为:地址译码电路接数据传输/中断处理电路,接输入输出引脚;数据传输/中断处理电路接IO线控制电路,接中断锁存电路,接输入输出引脚;中断锁存电路接输入输出引脚;IO线控制电路接输入输出引脚。本发明应用于基于VXI总线的高频地波雷达主机之中,实现与外部设备双向中断、全双工的块数据传输方式,具有结构简单、体积小、价格低、通用性好、通信速率高、灵活性高、调试方便等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种VXI总线寄存器基接口。
背景技术
VXI(VWE Extension for Instrumentation)总线具有优良的交互操作性、高可靠性、高数据传输率和开放式模块化结构等优点,成为自动测试领域的理想平台。高频地波雷达主机包括多通道接收机模件、同步控制器及频率综合器模件和在线短波频谱监测模件。所有模件都带有一片或多片CPU或DSP,各模件之间、各模件与计算机之间存在着密切的联系,按照系统模块化、标准化、灵活性的设计要求,同时兼顾考虑电源、散热、电磁兼容等指标,确定用VXI总线作为高频地波雷达主机的系统总线,因此必须解决VXI接口控制器的设计。
目前,VXI接口控制器的设计主要有以下2种方案:
(1)采用中、小规模逻辑器件或简单的门阵列逻辑芯片(如GAL、PAL等)来实现。其优点是价格便宜、逻辑清楚。但集成度低、功耗大、可靠性差。
(2)采用专用接口芯片。其缺点是种类少、价格高、订货周期长,而且功能非常复杂,不一定适合模件的设计要求,一般要附加较多的外围器件才能与模件实现较好的配合。
发明内容
本发明针对上述问题,提供一种VXI总线寄存器基接口,具有结构简单、体积小、价格低、通用性好、通信速率高、灵活性高、调试方便等特点。
本发明提供的技术方案是:一种VXI总线寄存器基接口,其特征在于它包括一个单片复杂可编程逻辑器件(CPLD)和外接双口RAM,通过编程设计在单片复杂可编程逻辑器件(CPLD)中形成硬件状态的地址译码电路、中断锁存电路、数据传输/中断处理电路及IO线控制电路;地址译码电路、中断锁存电路、数据传输/中断处理电路及IO线控制电路的连接关系为:
地址译码电路接数据传输/中断处理电路,接输入输出引脚;
数据传输/中断处理电路接IO线控制电路,接中断锁存电路,接输入输出引脚;
中断锁存电路接输入输出引脚;
IO线控制电路接输入输出引脚。
如上所述的VXI总线寄存器基接口,其特征在于:
所述的地址译码电路包括地址译码和中断线译码;地址译码包括多个门电路和两个比较器;中断线译码包括多个门电路和1个比较器;
所述的中断锁存电路包括多个门电路、一个触发器和一个译码器;
所述的数据传输/中断处理电路按下列流程工作:
中模件复位后处于初态;
当FSM收到RES_CS信号时,判断寄存器地址,若允许对该寄存器操作;则进行A16/D16方式的数据传送,同时发出数据应答信号DTACK,否则发出总线错误信号BERR,。然后等待DS1、DS0、AS都变高之后,再撤销DTACK或BERR,从而完成一个数传周期,返回初态;
当FSM收到DPRAM_CS信号时,若双口RAM正忙,则等待,直到DPRAM空闲,再进行A24/D16方式的数据传送,发出数据应答信号DTACK。然后等待DS1、DS0、AS都变高,再撤销DTACK或BERR,完成一个数传周期,返回初态:
当FSM收到IACK_CS时,FSM将本模件的状态和识别码ID送上总线供背板读取,撤销中断请求,同时发出数据应答信号DTACK,然后等待DS1、DS0、AS都变高,再撤销DTACK或BERR,完成一次有效的中断过程,返回初态;
所述的IO线控制电路按下列流程工作:
中模件复位后处于初态,当FSM收到RES_CS信号时,判断寄存器地址,若允许输出RESET信号或是输出IRQ信号,则进行相应操作,之后发出数据应答信号DTACK,否则发出总线错误信号BERR;然后等待DS1、DS0、AS都变高之后,再撤销DTACK或BERR,从而完成IO信号的传送,返回初态。
如上所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述的地址译码电路根据零槽控制器输出的地址信息实现A16/A24逻辑地址译码功能。该方法带来的优点和好处是电路简单、逻辑关系清晰、稳定可靠等。
如上所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述中断锁存电路锁存外部功能电路产生的中断请求,从7根中断请求线中选择某一根中断线,将中断请求送入VXI背板;待中断处理模块响应完中断后,清除锁存了的中断,以允许外部功能电路再次申请中断。该方法带来的优点和好处是对外部中断信号的时序没有严格要求。
如上所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述数据传输/中断处理电路在正常数据传送时读写配置寄存器、双口RAM;向功能电路产生中断;应答功能电路产生的中断及传送状态/识别码信息;向背板总线传送数据应答信号等。该方法带来的优点和好处是传输速率快、防止数据传输冲突。
如上所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述IO线控制电路采用A16/D16的寄存器读写方式,实现IO口线的操作。该方法带来的优点和好处是带有锁存输出、容易实现IO口线的扩展。
本发明应用于基于VXI总线的高频地波雷达主机之中,实现与外部设备双向中断、全双工的块数据传输方式,具有结构简单、体积小、价格低、通用性好、通信速率高、灵活性高、调试方便等特点。
附图说明
图1,是本发明实施例的电路结构示意图。
图2,是本发明实施例中的VXI总线寄存器基接口芯片的电路框图。其中,地址译码电路1,数据传输/中断处理电路2,中断锁存电路3,IO线控制电路4。
图3,是图2中地址译码电路1的具体实现电路。
图4,是图2中中断锁存电路3的具体实现电路。
图5,是图2中数据传输/中断处理电路2的流程图。
图6,是图2中IO线控制电路4的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例,对本发明作进一步详细的描述。
参见图1和图2,本发明中的VXI总线寄存器基接口芯片主要包括:包括地址译码电路1、数据传输/中断处理电路2、中断锁存电路3及IO线控制电路4。
图3中当VXI背板输出的中断应答信号IACK和长字信号LWORD都为高电平,数据锁存线DS1、DS0、地址锁存线AS都为低电平,地址修改码信号AM[5..0]为101101b,且地址线A13-A6与模件设置的设备地址相等(A14、A15为高),此时为正常配置寄存器A16/D16数据传输,产生配置寄存器片选信号RES_CS给数据传输模块。逻辑关系为:
RES_CS=IACK&&(AM[5..0]==2DH)
&&LWORD&&(A[13..6]==LA[7..0])
&&
DS1&&
DS0&&
AS&&A14&&A15
当背板输出的中断应答信号IACK和长字信号LWORD为高电平,数据锁存线DS1、DS0、地址锁存线AS为低电平,地址修改码信号AM[5..0]为111xxxb,且地址线A[23..16]与模件的偏移地址寄存器中的高8位数据相等时,为双口RAM的A24/D16数据传输,产生双口RAM片选信号DPRAM_CS给数据传输模块,准备读写外部的双口RAM。逻辑关系为:
DPRAM_CS=IACK&&LWORD&&
DS1
&&
DS0&&
AS&&(AM[5..0]=111×××b)
&&(A[23..16]==Offset_Reg[15..8])
当VXI产生中断认可时,背板发出的IACK信号为低,LWORD为高,且接口的输入信号IACKIN也为低电平时,中断菊花链识别电路比较地址信号A[3..1]与中断线选择开关,当信号都符合条件时,产生状态/识别码的片选信号IACK_CS给数据传输模块,切断中断菊花链,准备输出接口状态/识别码,否则将中断认可信号通过IACKOUT传递给下一模件,以保证中断认可信号能够畅通地在菊花链中传递。逻辑关系分别为:
IACK_CS=
IACK&&
IACKIN&&LWORD
&&
DS1&&
DS0&&
AS&&(A[3..1]==INTL[3..1])
IACKOUT=
1ACK&&
IACKIN&&LWORD
&&
DS1&&
DS0&&
AS&&(A[3..1]!=INTL[3..1])
READ_IACK_CS=
IACK&&
IACKIN&&LWORD
&&
DS1&&
DS0&&
AS&&Enable_IACK
&&(A[3..1]==INTL[3..1])
图4中当外部功能电路产生了中断请求时,中断锁存模块锁存该中断,同时根据中断认可级别跳线的设定,从7根中断请求线中选择某一根中断线,将中断请求送入VXI背板。待中断处理模块响应完中断后,清除锁存了的中断,以允许外部功能电路再次申请中断。
图5中模件复位后处于初态,当FSM收到RES_CS信号时,判断寄存器地址,若允许对该寄存器操作,则进行A16/D16方式的数据传送,同时发出数据应答信号DTACK,否则发出总线错误信号BERR,。然后等待DS1、DS0、AS都变高之后,再撤销DTACK或BERR,从而完成一个数传周期,返回初态。
同样,当FSM收到DPRAM_CS信号时,若双口RAM正忙,则等待,直到DPRAM空闲,再进行A24/D16方式的数据传送,发出数据应答信号DTACK。然后等待DS1、DS0、AS都变高,再撤销DTACK或BERR,完成一个数传周期,返回初态。
中断控制模块采用“应答后释放”(ROAK)的中断模式。当FSM收到IACK_CS时,FSM将本模件的状态和识别码ID送上总线供背板读取,撤销中断请求,同时发出数据应答信号DTACK,然后等待DS1、DS0、AS都变高,再撤销DTACK或BERR,完成一次有效的中断过程,返回初态。
图6中模件复位后处于初态,当FSM收到RES_CS信号时,判断寄存器地址,若允许输出RESET信号或是输出IRQ信号,则进行相应操作,之后发出数据应答信号DTACK,否则发出总线错误信号BERR,。然后等待DS1、DS0、AS都变高之后,再撤销DTACK或BERR,从而完成IO信号的传送,返回初态。
接口芯片共有144脚,采用TQFP封装。工作电压为4.75-5.25V,所有管脚都与TTL与CMOS兼容,工作频率高达100MHz,时序关系和电气指标与VXI规范兼容。
Claims (6)
1、一种VXI总线寄存器基接口,其特征在于它包括一个单片复杂可编程逻辑器件(CPLD)和外接双口RAM,通过编程设计在单片复杂可编程逻辑器件(CPLD)中形成硬件状态的地址译码电路、中断锁存电路、数据传输/中断处理电路及IO线控制电路;地址译码电路、中断锁存电路、数据传输/中断处理电路及IO线控制电路的连接关系为:
地址译码电路接数据传输/中断处理电路,接输入输出引脚;
数据传输/中断处理电路接IO线控制电路,接中断锁存电路,接输入输出引脚;
中断锁存电路接输入输出引脚;
IO线控制电路接输入输出引脚。
2、如权利要求1所述的VXI总线寄存器基接口,其特征在于:
所述的地址译码电路包括地址译码和中断线译码;地址译码包括多个门电路和两个比较器;中断线译码包括多个门电路和1个比较器;
所述的中断锁存电路包括多个门电路、一个触发器和一个译码器;
所述的数据传输/中断处理电路按下列流程工作:
中模件复位后处于初态;
当FSM收到RES_CS信号时,判断寄存器地址,若允许对该寄存器操作;则进行A16/D16方式的数据传送,同时发出数据应答信号DTACK,否则发出总线错误信号BERR,。然后等待DS1、DS0、AS都变高之后,再撤销DTACK或BERR,从而完成一个数传周期,返回初态;
当FSM收到DPRAM_CS信号时,若双口RAM正忙,则等待,直到DPRAM空闲,再进行A24/D16方式的数据传送,发出数据应答信号DTACK。然后等待DS1、DS0、AS都变高,再撤销DTACK或BERR,完成一个数传周期,返回初态;
当FSM收到IACK_CS时,FSM将本模件的状态和识别码ID送上总线供背板读取,撤销中断请求,同时发出数据应答信号DTACK,然后等待DS1、DS0、AS都变高,再撤销DTACK或BERR,完成一次有效的中断过程,返回初态;
所述的IO线控制电路按下列流程工作:
中模件复位后处于初态,当FSM收到RES_CS信号时,判断寄存器地址,若允许输出RESET信号或是输出IRQ信号,则进行相应操作,之后发出数据应答信号DTACK,否则发出总线错误信号BERR;然后等待DS1、DS0、AS都变高之后,再撤销DTACK或BERR,从而完成IO信号的传送,返回初态。
3、如权利要求1所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述的地址译码电路根据零槽控制器输出的地址信息实现A16/A24逻辑地址译码功能。
4、如权利要求1所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述中断锁存电路锁存外部功能电路产生的中断请求,从7根中断请求线中选择某一根中断线,将中断请求送入VXI背板;待中断处理模块响应完中断后,清除锁存了的中断,以允许外部功能电路再次申请中断。
5、如权利要求1所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述数据传输/中断处理电路在正常数据传送时读写配置寄存器、双口RAM;向功能电路产生中断;应答功能电路产生的中断及传送状态/识别码信息;向背板总线传送数据应答信号等。
6、如权利要求1所述的VXI总线寄存器基接口的实现方法,其特征在于:所述IO线控制电路采用A16/D16的寄存器读写方式,实现IO口线的操作。
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