用fpga实现多功能车厢总线控制器

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1、用FPGA实现多功能车厢总线控制器

2、第1内容显示中图1主动式MVB网卡硬件结构500)this.style.ouseg(this)">图2　　用FPGA实现多功能车厢总线控制器

3、第1内容显示中图1主动式MVB网卡硬件结构500)this.style.ouseg(this)">图2MVBC内部模块系统框图(虚线内部分)通用的MVB网卡根据MVB设备的类别和功能，可以分为被动式MVB网卡和主动式MVB网卡。被动式网卡具有过程数据传输功能，板卡上没有应用处理器，一般不作为总线管理器和进行消息数据通信。主动式MVB网卡有板上应用处理器，适合T定义的全部5类设备，但一般用于3类及

4、3类以上设备网络接口单元，实现过程数据和消息数据通信，并可作为总线管理器。其硬件结构框图如图1所示。用FPGA实现MVBC的设计方法现有的MVB网卡上除了MVBC，其余都是通用器件，价格低廉且容易找到替代品。只有MVBC是专门为MVB总线设计，用于设备与总线通信。其内部包含编码/译码电路和控制通信存储器所需的逻辑电路，用来控制帧的发送和接收(如冲突检测、帧的前导比特处理、CRC校验位的处理等)、对输入帧译码并检验其有效性，以及把数据存放到相应的通信存储器中。考虑到布线的成功率，本文选用Xilinx公司的XC3S400来实现。整体框架设计该方案的整体结构框图如图2所示，各

5、模块功能和工作方式如下。编码、解码模块是GTMVBC与MVB总线的接口电路，解码模块接收曼切斯特编码信号，并通过检测观察线上的信号获取正确的编码。接收时，区分主帧和从帧，读取帧数据和8位的CRC并存放于接收缓冲区RXB中。且由内部的错误检测机制确保汉明距离为8。而编码模块把16位的数据通过曼切斯特编码转变为1.5Mb/s的串行数据流，并以主帧或从帧的形式发送出去；发送、接收缓冲模块存储要发送的帧和校验序列；主控模块(MCU)接收来自报文分析单元(TAU)的控制命令，完成主帧的获取、端口预处理、数据传输、端口后处理以及TAU的命令反馈等操作。TAU进行报文分析，对接收的各

6、种错误的主、从帧进行处理，并通过准确的定时控制整个系统的主、从帧的发送、接收和各种超时处理。TM访问控制模块(TMC)主要接收来自MCU、CPU的各种端口TM的访问请求，实现链路层和网络层的通信。仲裁控制器解决MCU和CPU对TM的访问仲裁，决定TMC的访问模式和对地址逻辑的译码方式。地址逻辑单元受TMC控制，实现MCU对TM访问的地址解析、译码，以及实现CPU对TM、配置寄存器访问的地址编、译码。内部寄存器阵列实现MVBC对各个配置寄存器的位读写，及其CPU对每个寄存器的读写，同时还实现如中断逻辑等需自动状态更新的功能。中断逻辑是接收包括GTMVBC内部和外部中断源申

7、请的32个中断，在中断屏蔽寄存器、中断申请待决寄存器、中断状态寄存器和中断判优逻辑的控制下形成相应的中断向量，以供CPU进一步处理。端口监控机制模块提供对宿端口数据刷新频率的监控。向下兼容接口模块是为了支持简单的、低级的MVB总线设备的通信而专门设置的功能模块。时钟产生器产生芯片内部需要的各种频率的时钟信号。子模块设计举例TAU通过准确的定时控制整个MVBC的主、从帧的发送、接收和各种超时处理。整个TAU工作状态可划分为三个主状态和8个中断。中断分别是：错误主帧(EMF)、错误从帧(ESF)、重复主帧(DMF)、重复从帧(DSF)、主帧完成(MFC)、从帧完成(SFC)

8、、响应超时(RTI)和总线超时(BTI)。三个主状态由于发生事件不同，状态也有不同的转换，以从设备为例具体工作过程如下：1．等待主帧状态设备初始化后或者在一个报文周期结束后处于等待主帧状态。收到正确的主帧：产生MFC中断，通知MCU端口预处理，转为等待从帧状态。收到错误的主帧：产生EMF中断，转为忽略从帧状态，此时不报告MCU。收到正确的从帧：报告DSF中断，继续等待主帧。收到错误的从帧：报告ESF和DSF中断，继续等待主帧。超时等待：长时间没收到主帧，发生BTI中断，通知解码模块进行线切换，继续处于等待主帧的状态。2．等待从帧状态当设备处于等待从帧状态时，首先等待端口

9、预处理结果，预处理结束后，MCU处于将等待发送、接收或忽略本次操作的命令。收到正确的主帧：产生MFC中断，通知MCU端口预处理，继续等待从帧状态。收到错误的主帧：产生EMF中断，转为忽略从帧的状态，报告MCU取消当前操作。收到正确的从帧：产生SFC中断，报告MCU处理从帧，TAU转换为等待主帧的状态。收到错误的从帧：产生ESF中断，报告MCU取消当前操作，TAU转为等待主帧的状态。等待超时：产生RTI中断，转为等待主帧状态，并报告MCU取消当前操作。3．忽略从帧状态在设备处于忽略从帧状态时，MCU已取消当前操作。收到正确的主帧：发生DMF