1394总线接口设计与实现
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1394总线接口设计与实现
IEEE1394总线是一种高性能的串行总线标准与传统总线相比具有传输速率高、可靠性高、物理设计小、节点自动配置、支持等时和异步传输等特点 已成为军用电子系统信息传输的主要方式之一。文章结合一个PCI转1394总线通信系统应用实例分析了1394总线接口硬件和软件设计中的一些问题从器件选择、 PCI总线配置、 OHCI协议等问题上提出了解决方法。
1394总线 OHCI协议 DMA传输方式
本系统以MPC8280为核心处理器通过PCI总线访问TSB43AB23实现1394总线通信。
1.原理概述1394总线功能电路原理框图如图1所示。CPU对1394总线的访问完全通过PCI端口操作TSB43AB23芯片来完成。
2.主要芯片TSB43AB23简介TSB43AB23是TI公司的兼容OHCI技术规范的集成IEEE-1394a链路控制器和物理层
PHY的器件,具有业界最低功耗。 TSB43AB23的PCI接口可直接连接本地PCI总线物理接口 2. 2标准 。 TSB43AB23的物理层时钟仅需外接一个的24. 576MHz晶振也可以连接
24. 576MHz的时钟信号。 TSB43AB23内部的锁相环将
24. 576 MH z倍频产生393. 216 MH z的时钟参考信号分频可得到内部所需的各种时钟。用内部48. 152MHz的时钟信号同步锁存接收数据包。发送数据时数据的48. 152Mhz同步时钟由内部锁相环提供。编码完成的串行数据传送速率可为
98. 304 Mb/s、 196 Mb/s或393. 216 M b/s。数据差分信号在双绞
线B上传送控制差分信号在双绞线A上传送。数据接收时关闭发送器开启接收器。接收到的信号可以恢复为接收时钟和串行数据 由内部锁相环的48. 152MHz的时钟信号将接收到的串行数据同步锁存。 TPA和TPB线缆接口电路通过差分比较器对线缆的状态进行检测检测的结果可用于内部逻辑的仲裁。 TPA通道通过检测输入电缆的共模电压可得出下一个数据包的传输速率。
1.DMA控制器1394数据传输采用DMA方式共支持7种不同的类型每种类型的DMA都有保留的寄存器空间。异步发送DMA具有以下四种命令描述符 OUTPUT_MORE、
OUTPUT_MORE_Immediate、 OUTPUT_LAST和
OUTPUT_LAST_Immediate。 OUTPUT_MORE定义需传输的数据在主机内存空间中的地址,OUTPUT_LAST定义了下一个描述符的起始地址 OUTPUT_MORE_Immediate和
OUTPUT_LAST_Immediate包含了1394数据包头信息。一个描述符块的组成有两种形式 1个单独的
OUTPUT_LAST_Immediate或者由1个OUTPUT_MORE-
Immediate、 0-5个OUTPUT_MORE、 1个OUTPUT_LAST组成。OHCI协议中定义了寄存器ContextControl、 CommandPtr。CommandPtr寄存器的内容是一个指针指向要发送的DMA的首个描述符块。如图2所示 descriptorAddress是首个描述符块的起始地址的高28位 Z是描述符块中的命令描述符的个数。 ContextControl寄存器的定义如图3所示。在run、active和dead位均为‘0’ 的情况下可向CommandPtr寄存器中写入关于描述符块的正确数据。然后将run位置为
‘1’ 主机控制器即开始处理CommandPtr寄存器中的描述符块。主机在处理过程中会自动将active位置为‘1’ 并在处理结束后自动清零。 wake为‘1’表示正在处理描述符主机在获得一个描述符之后自动将该位置0。所以可以通过active位知道主机是否处理完成。处理过程中一旦遇到错
误主机会将dead位置为 ‘1’ 。如果run被置为‘0’ dead也会自动清零。 spd为数据包的传输速率。最终处理完成后无论正确与否主机控制器都会在ContextControl寄存器的最末5位中填入包处理事件代码。
2. 1394数据接收和发送数据发送时我们使用两个描述符块组成一个关联每一个描述符块由一个
OUTPUT_MORE_Immediate和一个OUTPUT_LAST组成。第一个描述符块OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第二个描述符块第二个描述符块OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第一个描述符块形成一个环形链表。初始化时按照数据格式要求填写两个描述符块两个描述符块可以共用一个发送缓冲区但不指定OUTPUT_LAST中下一个描述符块的地址。第一次发送数据使用第一个描述符块填写发送缓冲区数据和发送数据长度后将ContextControl的RUN位置1并将
OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第二个描述符块可以通过中断寄存器判断数据是否发送成功。第二次发送数据使用第二个描述符块填写发送缓冲区数据和发送数据长度后将ContextControl的WAKE位置1并将OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第一个描述符块 同样可以通过中断寄存器判断数据是否发送成功。除了第一次发送数据需要将RUN位置1外 以后的发送数据都只需要将WAKE置1让控制器处理新增的描述符块。
数据接收时也使用两个描述符块组成一个关联每个描述符块只需一个INPUT_MORE。第一个描述符块中下一个描述符块地址指向第二个描述符块第二个描述符块中下一个描述符快地址指向第一个描述符块。初始化时按数据格式要求填写两个描述符块指定下一个描述符块地址每个描述符块有独立的数据接收存储缓冲区。与发送不同的是只有接收存储缓冲区满了以后才会使用下一个描述符块中的接收缓冲区而且在初始化中ContextControl中RUN位置1后就不需要对控制器进行任何配置了。需要注意的是数据接收存储的位置
不是从存储区基址开始的而是接着上次数据存储的位置往后排所以在接收中断到来之后数据的取出需要做相应的处理。
1394总线具有诸多优点 已成为军用电子系统信息传输的主要方式之一。 目前 1394技术广泛应用于视频数据传输中。 1394总线在大容量存储器以及网络互连等方面也有广阔的应用前景。在我们的实际工作中各个系统、功能模块之间的需要交换和备份的数据量越来越大 因此对传输速率的要求也越来越高。所以 1394总线具有很强的实用性。
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作者常晨晨曹峰张锋高颖单位苏州长风航空电子有限公司
1394总线接口设计与实现
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