基于SoC的NCSF总线系统的研究与设计术

图4用户层行规层次结构图

2.2 FPGA上总线系统的设计

协议栈的应用层和数据链路层实现在FPGA内嵌的MicroBlaze处理器中，配合FPGA内部硬件逻辑资源编程实现高层协议和底层逻辑的解析处理。应用层为用户层行规提供传输服务及安全支持，并实现用户层行规与数据链路层之间数据交互。首先应用层程序读取PCI中的命令数据结构并将其封装成APDU(应用协议数据单元)转发到数据链路层，然后数据链路层程序读取来自应用层的数据并解析封装成数据链路帧转发到PHY控制器，最后数据帧由PHY以比特流的形式发送到NCSF总线上：当以太网控制器接收到来自NCSF总线的数据时，执行逆解析操作，最终由应用层程序将应答数据结构的发送到PCI上，至此完成一次完整的数据交互过程。具体过程如图5所示。

图5 FPGA上总线系统层次结构3 基于SoC的NCSF总线系统程序设计

基于SoC的NCSF总线系统将NCSF协议栈分两个部分实现，即：用户层行规以用户层行规接口的形式实现在NC主机上，应用层及数据链路层实现在FPGA内嵌MicroBlaze处理器上，相应的程序设计也分两个部分进行。

3.1用户层行规接口程序设计

用户层行规接口程序以外部时钟中断处理程序的形式调用执行，即当外部时钟计数器到期发送时钟脉冲信号至NC主机时，主机调用用户层行规接口程序响应中断。

接口程序与数控系统软件共享一个命令数据结构数组和一个应答数据结构数组。命令数据结构数组中存储的元素为数控系统事先封装好的需要发送的命令数据结构，应答数据结构数组中存储的元素为行规接口程序接收到的应答数据结构。

命令数据结构规划如下，具体实现可以根据实际应用进行调整。

命令数据结构数组和应答数据结构数组的大小应根据实际应用中从站的数量进行动态配置，保证发往和来自每个从站的数据都有各自的缓冲空间。