FPGA的片內(nèi)多址I~2C總線控制器設(shè)計

i2c(inter-integratedcircuit)雙向串行總線將主機(jī)或者從機(jī)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù),并通過sda線傳輸。scl則是串行時鐘線,i2c總線通過sda和scl兩條串行總線實(shí)現(xiàn)設(shè)備器件間的通信。

闡述了iic總線的工作原理,提出了一種基于fpga的iic總線控制器的實(shí)現(xiàn)方法.利用自頂向下的設(shè)計方法,設(shè)計了iic總線控制器有限狀態(tài)機(jī),采用硬件描述語言vhdl實(shí)現(xiàn)了iic總線控制器核的設(shè)計,給出了控制器仿真結(jié)果,并進(jìn)行硬件測試.結(jié)果表明,該控制器滿足iic總線功能及時序要求,工作穩(wěn)定可靠.

本文實(shí)現(xiàn)了一種基于嵌入式和fpga的通用總線控制器的設(shè)計方案。該方案能夠在不改變硬件設(shè)計的情況下通過軟件升級實(shí)現(xiàn)對各種不同總線接口時序的控制,從而實(shí)現(xiàn)了通用總線控制器,并成功應(yīng)用到通用編程器中,極大提高了產(chǎn)品的競爭力也大大縮減了開發(fā)人員的開發(fā)成本。

can總線是一種成熟的串行通信總線,它具有可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、通信速率高、維護(hù)成本低、實(shí)時性強(qiáng)、很好的開放性及數(shù)據(jù)兼容性等優(yōu)點(diǎn)。can總線這些眾多的優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制等領(lǐng)域。其應(yīng)用的廣泛性則進(jìn)一步對can總線ip提出了需求。同時以ip實(shí)現(xiàn)的can總線控制器所具有的通用處理器訪問接口,良好的可移植性等優(yōu)點(diǎn)使其可以集成于各種嵌入式soc設(shè)計中。文中從can總線的規(guī)范和特點(diǎn)出發(fā),提出了can總線控制器ip核的特點(diǎn)并定義了其功能,采用verilog語言設(shè)計實(shí)現(xiàn)了can總線控制器ip核的功能,最后通過仿真和fpga原型驗(yàn)證,證明了設(shè)計實(shí)現(xiàn)的正確性。目前can總線控制器ip核已經(jīng)應(yīng)用于sopc和soc的嵌入式應(yīng)用設(shè)計中。

在此利用veriloghdl設(shè)計了一款can總線控制器,首先根據(jù)協(xié)議把整個can總線控制器劃分為接口邏輯管理、寄存器邏輯和can核心模塊3個模塊,然后用veriloghdl硬件描述語言設(shè)計了各個功能模塊,并使用modelsim軟件對各個模塊的功能進(jìn)行了仿真,最后使用fpga芯片對設(shè)計的can總線控制器驗(yàn)證,并連接了一個包含該fpgacan總線控制器的4節(jié)點(diǎn)can總線網(wǎng)絡(luò)。測試結(jié)果表明所設(shè)計的can總線控制器能夠完成設(shè)定的功能。

分析了can控制器sja1000的特點(diǎn)及can協(xié)議通信格式。設(shè)計了控制器sja1000的ip軟核,能為應(yīng)用提供一個性能優(yōu)良的、易于移植的控制器sja1000,實(shí)現(xiàn)了對步進(jìn)電機(jī)的控制。

mic總線控制器是時分復(fù)用串行mic數(shù)據(jù)總線控制系統(tǒng)的核心器件。mic總線控制器遠(yuǎn)程模塊專用芯片采用典型的正向開發(fā)流程,針對電路的rtl級描述,使用synopsys公司的多種工具做了前端綜合設(shè)計,包括dc、dft測試插入設(shè)計、sta靜態(tài)時序分析、atpg自動測試向量生成,電路功能通過了nc-verilog工具的仿真驗(yàn)證。

i2c總線是一種簡單的雙向二線制串行通信總線。在此對傳統(tǒng)的i2c總線控制器進(jìn)行改進(jìn),對i2c總線讀寫狀態(tài)進(jìn)行了優(yōu)化,該方法采用移位寄存器計數(shù)來控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移,利用移位寄存器結(jié)構(gòu)靈活的特點(diǎn)達(dá)到簡化狀態(tài),優(yōu)化狀態(tài)機(jī)性能的目的。最后采用veriloghdl語言的行為描述,并給出系統(tǒng)仿真波形,仿真結(jié)果表明,設(shè)計芯片的功耗大約降低10%,面積減少25%。所設(shè)計的總線接口良好,符合i2c通信標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了i2c的總線的數(shù)據(jù)通信。

某基于qnx實(shí)時操作系統(tǒng)的分散控制系統(tǒng),其現(xiàn)場控制站與現(xiàn)場i/o模塊之間的通訊采用的是基于can總線標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。針對其數(shù)據(jù)通訊所采用的pc104-can通訊卡,結(jié)合can通訊卡廠家提供的資料,介紹了此can通訊卡的硬件構(gòu)成和功能。簡述了核心芯片sja1000在can總線控制系統(tǒng)中的作用,分析了其內(nèi)部寄存器及功能,利用c語言編寫了此can通訊卡在qnx實(shí)時操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序。

文中介紹了基于ql5032的pci總線控制器的dvbts(傳輸流)發(fā)送卡的構(gòu)成及其應(yīng)用,并給出了發(fā)送卡的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的實(shí)現(xiàn)方案。數(shù)據(jù)經(jīng)由pci橋上的dma控制器從pc系統(tǒng)內(nèi)存?zhèn)魉偷絛vb-asi發(fā)送卡上的輸入緩沖,隨后對字節(jié)進(jìn)行8b/10b編碼,接著使這些10比特字通過以固定輸出比特率270mb/s工作的并/串交換器。最后,通過標(biāo)準(zhǔn)dvb輸出接口將計算機(jī)內(nèi)的mpeg2傳輸流數(shù)據(jù)以指定的速率發(fā)送給各種數(shù)字視頻設(shè)備。

為了滿足對1553b協(xié)議處理器的特定需求,設(shè)計了bu-61580總線控制器ip核.運(yùn)用專用芯片設(shè)計思想,描述了總體設(shè)計思路,在fpga上采用模塊化的方法進(jìn)行逐步設(shè)計.為降低出錯的可能性,首先對各子模塊分別做驗(yàn)證,最后對整體邏輯進(jìn)行測試.設(shè)計的ip核成本低,集成化程度高.通過大量仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明ip核的功能符合設(shè)計要求.最后經(jīng)過物理驗(yàn)證,正確實(shí)現(xiàn)各項功能,能滿足特定場合的應(yīng)用.

can總線是一種具有國際標(biāo)準(zhǔn)且性價比較高的現(xiàn)場總線,在當(dāng)今自動控制領(lǐng)域的發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。這里簡要地介紹了can總線及其控制器sja1000的工作原理和wince下流接口驅(qū)動程序的相關(guān)知識。采用wince流接口驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)對can控制器訪問并操作,并詳細(xì)地分析了sja1000驅(qū)動程序的設(shè)計與實(shí)現(xiàn),并使用platformbuilder將驅(qū)動編譯進(jìn)內(nèi)核,以動態(tài)鏈接庫的形式提供給用戶,為進(jìn)一步開發(fā)嵌入式wince操作系統(tǒng)系統(tǒng)下can總線設(shè)備提供了一個良好的底層硬件驅(qū)動支持。

隨著現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的發(fā)展,車身電子控制器件數(shù)目不斷增加,整車控制系統(tǒng)的復(fù)雜度與生產(chǎn)成本不斷提高,簡化車載電子連接線束與降低汽車設(shè)計成本的要求促使副總線技術(shù)(lin總線)應(yīng)運(yùn)而生。本文提出一種基于fpga芯片的lin總線節(jié)點(diǎn)控制器ip核設(shè)計方法?；趂pga技術(shù)的設(shè)計具有開發(fā)周期短、研發(fā)成本低的特點(diǎn)。另外,fpga技術(shù)支持動態(tài)化下的可重構(gòu)性應(yīng)用,同時,大量已成熟的可應(yīng)用fpga資源,

arinc429總線是美國航空無線電公司為統(tǒng)一航空電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)、電氣特性、外形和接插件規(guī)范而制定的一種單向高速差分信號的航空總線標(biāo)準(zhǔn),它具有性能可靠、技術(shù)成熟、簡單有效、維護(hù)成本低、接口方便等特性,被廣泛應(yīng)用在民用和軍用航空領(lǐng)域,作為機(jī)載電子系統(tǒng)之間的通信規(guī)范。文中提出了一種arinc429總線控制器的功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)方案,詳細(xì)闡述了各功能模塊的實(shí)現(xiàn),arinc429總線控制器驅(qū)動軟件的設(shè)計,最后通過仿真和fpga驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明,該arinc429總線控制器功能完備,性能良好。目前arinc429總線控制器已經(jīng)應(yīng)用于嵌入式設(shè)計中。

mic總線是專門為解決惡劣的軍事環(huán)境中電力及數(shù)據(jù)分配和管理問題而開發(fā)的串行現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線,具有很高的可靠性。本文介紹了一款mic總線控制器遠(yuǎn)程模塊專用集成電路的設(shè)計及應(yīng)用,這款電路可以用于替代美國mic總線控制器產(chǎn)品。

lhb155310是西安微電子技術(shù)研究所自主研發(fā)的一種新型高速1553總線控制器,其傳輸速率可達(dá)到10mb/s.對lhb155310的工程應(yīng)用進(jìn)行可靠性驗(yàn)證.系統(tǒng)試驗(yàn)的結(jié)果表明,lhb155310完全滿足實(shí)際工程需要,并可在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域廣泛推廣.

介紹一種用于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(fcs)的控制器的設(shè)計方案,該控制器以c8051f060片上系統(tǒng)為核心,接收標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)信號(1~5v/4~20ma)輸入,輸出4~20ma信號,支持rs485硬件通信協(xié)議,通過modbus現(xiàn)場總線通信協(xié)議能夠與組態(tài)軟件直接掛接。給出了控制器的硬件結(jié)構(gòu),分析了modbus協(xié)議中消息幀的格式。采用微分先行加不完全微分位置式數(shù)字pid算式,改進(jìn)了pid算法。通過性能測試,該方法超調(diào)量和響應(yīng)速度均較常規(guī)pid好。

為了實(shí)現(xiàn)對偵察雷達(dá)多部天線的計算機(jī)控制,天線控制系統(tǒng)采用了基于can總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。基于對天線方位信號數(shù)字化原理的分析,設(shè)計了位置隨動旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路,給出了天線控制系統(tǒng)的pid控制算法,通過調(diào)整pid參數(shù),較好地控制了天線的轉(zhuǎn)動,簡化了天線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了一個控制臺對多部天線的控制。

1553b總線是一種串行總線標(biāo)準(zhǔn),其最大特點(diǎn)是高可靠性。故在航空航天等領(lǐng)域被廣泛使用。本文提出使用高性能的ddc公司的bu—61864協(xié)議芯片和dsp(tms320f2812)的1553b總線控制器通信接口設(shè)計,簡要說明實(shí)現(xiàn)1553b的總線控制器功能的設(shè)計方法。

i2cbus(interintegratedcircuitbus內(nèi)部集成電路總線)是由philips公司推出的兩線制串行擴(kuò)展總線,是具備總線仲裁和高低速設(shè)備同步等功能的高性能多主機(jī)總線。結(jié)合ds1340(日歷時鐘器件)應(yīng)用實(shí)例描述了采用fpga模擬i2c總線的時鐘線scl(serialclock)和數(shù)據(jù)線sda(serialdata),實(shí)現(xiàn)對ds1340控制的具體過程。

隨著i2c總線應(yīng)用的越來越廣泛,其電路簡單,編程方便,易于系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化與維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)也日益顯現(xiàn)出來。文章在分析了i2c總線的基本概念和工作原理的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了基于wolfson音頻soc的i2c總線接口的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計方法。

本文介紹一種用ｉ２ｃ總線ａｔ９３ｃ５６、ｐｃｆ８５８３、ｉｃ卡２４ｃ０１及微處理器ａｔ８９ｃ２０１５制作電子門鎖的新方法，該方法設(shè)計的電子門鎖具有電路簡單、功能齊全、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。