基于FPGA的VXI总线寄存器基模块接口电路设计(06-100)

　　引言

VXI总线技术经过十几年的发展，以其开放的系统环境,模块化的设计，紧凑的机械结构,良好的电磁兼容性及可靠性，小型便携和灵活的通信能力等一系列优点满足了工业领域对测试与测量的需求。如今，VXI总线作为新一代的测试与测量总线已经毋庸置疑，而研制基于VXI总线的测试与测量仪器也成为当务之急，近几年各种类型的VXI总线器件相继推出，VXI总线器件主要分为：寄存器基模块、消息基模块、存储器基模块和扩展器器件四种。目前寄存器基器件在应用中所占比例最大(约占70%)，其实现方法在遵守VME协议规范的前提下各有不同。VXI寄存器基模块在VXI总线系统中仅能作为从模块(听者)工作，总线模块的电路结构基本上可分为两部分：总线接口电路和功能电路。对于VXI总线模块开发者来说，接口部分为研究重点，功能电路根据具体工程要求设计，其中许多电路是成熟的，可以直接移植过来。总线接口电路的设计也可以根据两种方式来实现，一种是直接利用专用接口芯片节省开发时间。目前，美国有两家公司生产专用接口芯片，CYPRESS公司的IT9010系列和Interface Technology公司的VIC068系列，但由于这些芯片的价格较高且其实现原理难于理解，很少采用；另一种是利用中、小规模电路基PAL、GAL、CPLD和FPGA实现。笔者通过利用FPGA实现模块与VXI总线接口的设计过程中，总结出一些通用的设计思路。

　　功能设计

　　以C尺寸,寄存器基A16/D16器件为例,说明该器件须实现的一般功能。

　　·集成VXI总线地址译码逻辑以及VXIbus/Local bus仲裁逻辑；

　　·产生VXI总线应答信号(DTACK*),根据数据选通信号(DS0*,DS1*)与读写信号(WRITE*)控制数据的传输方向；

　　·产生本地存储器片选信号及I/O读写信号；

　　·具有中断请求功能，可编程中断向量，支持中断响应菊花链；

　　·产生本地复位信号；

　　·支持A16器件相关寄存器，支持D16和D08(EO)从模式。

　　以上功能除配置寄存器和器件相关寄存器外，其余都在1片FPGA芯片内实现。

　　功能实现

　　图1是VXI总线寄存器基模块接口框图。其中，图1中的方框图部分(除功能电路)可由FPGA实现。从实现功能的角度考虑，FPGA实现VXIbus接口电路主要由初始化电路、模块和寄存器译码电路、寄存器读写及数据传输应答、中断申请及响应等四部分组成。