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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。

[1] IEEE1394-

1995, IEEEStandardforaHighPerformanceSerialBus[S] . 1994.

[2]张大朴. IEEE1394协议及接口设计[M] .西安:西安电子科技大学出版社, 2004.

[3]李世平. IEEE-1394(FireWire)系统原理与应用技术[M] .西安:西安电子科技大学出版社,2004.

[4]李肇庆. IEEE1394接口技术[M] .北京:国防工业出版社,2004.

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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