基于Xilinx FPGA高速串行接口的设计与实现毕业设计 - 图文(4)

2019-08-30 22:05

连锁经营是最理想的交叉口控制直接从接收缓冲区的数据移动。如果接收缓冲区已满,然后将数据复制到一个临时的接收缓冲区,等待接收缓冲区为空,那么数据到接收从临时接收缓冲区。接收器通过lxacko信号来控制数据流,当lxacko高,该接收机可以接收数据,如果lxacko低,只有最多四个字符为2组(256位的数据)。

链路口部分 引脚定义如下表所示:

表3.1 (a)链路口发送通道

Tab 3.1(a) Linkport transmission channel pinout

信号 LxCLKOUTP LxCLKOUTN LxDATA03-0P LxDATA03-ON LxACKI LxBCMPO 位宽 1 1 4 4 1 1 方向 输出O 输出O 输出O 输出O 输入I 输出O 说明 链路口发送时钟 LVDSP 链路口发送时钟 LVDSN 链路口发送数据3~0 LVDSP 链路口发送数据3~0 LVDSN 接收应答,表明接收方准备好继续接收 块完成标志 表3.1(b)链路口接收通道 Tab 3.1 (b) Link receiving channel pinout

信号 LxCLKINP LxCLKINN LxDATA03-0P LxDATA03-ON LxACKO LxBCMPI 位宽 1 1 4 4 1 1 方向 输入I 输入I 输入I 输入I 输出O 输入I 说明 链路口发送时钟 LVDSP 链路口发送时钟 LVDSN 链路口发送数据3~0 LVDSP 链路口发送数据3~0 LVDSN 接收应答,表明接收方准备好继续接收 块完成标志 3.1.2 ADSP TS201链路口通信协议

链路端口通信,无论是传输或接收,可以是1或4位的数据总线,控制3控制信号。1链路口用针lxdatiop / N和lxdato0p / N为数据传输。

每个链路口有2个独立 通道可以同时通信,发送通道发出数据到外设,接收通道从外设读入数据。如图3.2所示。

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图3.2通信协议时序图

Fig.3.2 Link-port communication protocol sequence diagram

链路端口通信协议如下:

● ● ● ●

第一数据(1或4)总是链路时钟(lxclkoutp)上升到发送; 最终数据(1或4)总是链路时钟(lxclkoutp)下降沿传输; 停止lxclkoutp较低时;

至少每4字的传输(128位)。如果你使用4位的模式传输链路口需要16个时钟周期,如果我需要64个时钟周期模式传输链路口。以上介绍是这个最基本通信协议,如果加上LxACKI和LxBCMPO控制信号,则在上述协议基础上加上一些控制。

当lxacki检测到高水平,意味着接收缓冲区是空的,传输信道初始化。第一数据的第一个上升沿有效lxclkoutp,最后的数据在时钟的下降沿之前发送链接。

当可变传输数据长度,发送者lxbcmpo信号接收数据块传输已经完成。当接收链路标识信息,通知DMA通道的数据块传输完成。然后,DMA通道无论计数器是不是已经完成,和数据块传输操作的实现。在下游的第一lxclkoutp传播的最后一个4字lxbcmpo信号增加,指示块传输完成。在相同的4个词的lxclkoutp复位高下降沿结束。但在协议是lxbcmpo信号使用,发送控制寄存器的LTC板在tbcmpe位控制。

3.2 FPGA与TS20l 硬件连接及可行性分析

在TS201链路口设计的FPGA仿真,需要连接到电路板,DSP链路口部分和FPGA,并在后期的调试。把下面的连接图及注意事项进行了:

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图3.3 FPGA与DSP连接关系

Fig 3.3 FPGA and DSP hardware connection

ADSP TS201链是时钟的LVDS高速数据端口交叉锁,LVDS是单端传输速度越高的比例,传输距离远差分信号标准。在接收机技术要求增加在FPGA端100终端电阻,作为调用差分LVDS模块的结果,自动与100欧姆匹配,所以不要在电路图中加上一个额外的终端电阻的需要。在印刷电路板的连接要注意匹配的问题,以确保所有的数据和时钟线具有相同的延迟。单端信号(lxacki,lxacko,lxbcmpi和lxbcmpo)线不严格要求的PCB,但延迟时间应密切与差分信号。

从时钟以下,水平和FPGA仿真设计的可行性。

时钟实现了PGA为发送端,不需要特殊的时钟频率的限制,只需要限制,这是不超过TS201内核的最快速度。FPGA作为接收端,只需要用DSP环节配合发送时钟速度。接口传输电路ts20l可以提供DSP核心时钟L 1.5,2,或4的频率。在NEX 5 FPGA,xesium时钟技术可以提供多种时钟管理技术,通过调用时钟管理模块可以在接收端接收DSP链路口的传输频率的时钟。

差动级实现———Xilinx FPGA通过调用ibufds,ibufgds,obufds和obufgds实现LVDS电平标准。Virtex-5 I / O与电气设计规范根据EIA/TIA LVDS,以便于系统和电路板设计,可建立基于LVI DSP和FPGA之间的通信标准差s_25水平)。和Virtex-5差分单端模块,自动与100欧姆的终端电阻,从而减少了外接电阻。

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接口数据通信使用DDR数据速率(双倍数据速率)的传输模式,双数据率,在链路时钟的上升沿和下降沿数据锁存器和驱动。因为Virtex-5 FPGA逻辑和时间资源丰富,同时发送模块和接收模块,可以方便的实现双数据速率,满足接口数据格式,具体见下一节。

3.3 FPGA仿真设计

利用FPGA和ADSP ts20l连接,连接的数据通信,是ADSP TS201的典型应用。链路端口通信有其自己的通信协议,FPGA电路只需要进行与连接端口通信协议,按照设计,可以实现与FPGA通信链路端口。因为有了独立的ADSP TS201的链路发送和接收通道,因此相应的FPGA也需要采用不同的接收电路和发射电路。在本文中,接口数据传输使用4位模式。 3.3.1 FPGA发送设计 一、发送结构设计

接口传输模块逻辑电路主要由两部分组成:发送模块和发送缓冲器模块。发送模块主要是用ADSP TS201 LINK口接收通道连接和时钟,数据打包。缓冲器模块配合发送模块的缓冲数据,与其他模块与FPGA的连接和数据传输功能的实现。电路结构如下图所示:

图3.4发送设计框图

Fig 3.4 Send the chain intersection design diagram

链路传输模块主要实现DDR数据,DDR与时钟合成和可选的错误检测和控制功能

[14]

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DDR数据。链路口的8位并行数据Data[7:O]传输数据,被送往4 DDR模块的数据输入,在时钟传输0比特3 ~上升沿,沿传输4比特~下降7,即每一个时钟周期内完成一个字节的数据传输。

时钟生成。发送时钟90度相位时钟txclk90 DDR模块的时钟输入,发送时钟使clockoe作为数据输入,产生稳定的不连续的时钟,以满足对时钟和时钟数据链路协议的时序关系需求。

错误检查。使能信号tvere,选择错误检查模块的使用。在16个连续的时钟周期(128位)的8位并行数据被传送的积累,和用于校验和字节的低8位的积累,在第十七个时钟周期发送校验和清晰的积累,在第十八时钟发送空字节。16字节传送的数据是唯一的txdata,校验字节的CSUM,空字节共同构成的接口发送数据。

接口传输缓冲模块由两部分组成:发送缓冲区和传输控制单元。

发送缓冲区主要完成模拟链路口与FPGA内部的数据宽度和速率匹配。通过调用异步FIFO来实现这一功能,不对称。

传输控制单元主要是用来控制传送缓冲器FIFO的读写控制,基于lxacki传输链路口的工作状态,并按照先进先出的,相应的lxbcmpo。由于TS201链路协议的规定,为128位的数据传输单元。所以每次发送前检查的缓冲区和lxacki状态,如果没有128位的数据需要发送或lxacki为低的缓冲液,该链路口停止工作,时钟信号为低;否则,链路口开始发送数据的128。

二、发送技术实现

发送模块设计是控制时钟和数据的关键,并确保它们之间的相位关系,即两个DDR模块生成和相互相匹配。要实现这一功能是使用了FPGA的关键内设有180度的独立双数据速率时钟D触发器一二相位差(fddrrse)。该fddrrse模块具有复位输入R的一组输入的时钟使能输入,CE,两组数据和D0和C0和C1的时钟,D1,和一个数据输出是否发送数据,发送时钟和txclknot高数据,和数据的低;随着时钟,该txclk90not和clockoe,txclk90为低[15]。

时钟使用链路传输模块,发送时钟,txclknot,txclk90和txclk90not是DCM模块提供了。为66米板输入时钟,通过全局时钟引脚接入DCM后,链接发送时钟的需要和时钟相位变换,从而保证传输数据和时钟的稳定性的方法。

发送缓冲区只需要调用X和慷慨,出口核产生所需的FIFO。但应注意到传输链路和FPGA内部逻辑之间的连接问题,例如内部的数据宽度,和内部时钟频率的使用。 传输控制单元,控制逻辑是由Verilog总是模块实现,在总的模块,通过各种各样的状态变换实现FIFO读写使能和各种控制信号的变化。

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