目前,各種不同的通用串行通信接口越來越多地被集成到SoC中。雖然市場上有多種多樣的串行通信接口IP核供選擇,但是這樣的現(xiàn)成IP核大多由國外EDA或IP廠商所提供,價(jià)格相對較高,提升了SoC的成本。因此,自主研制通用串行通信總線接口具有良好的應(yīng)用意義。本文基于AMBA總線,設(shè)計(jì)了四種常用的串行通信接口,包括UART接口、I~2C總線接口、SPI接口和CAN總線控制器等。設(shè)計(jì)的UART接口包含了APB總線接口模塊、波特率模塊、FIFO模塊、UART發(fā)送和接收模塊、中斷處理模塊等,可實(shí)現(xiàn)符合標(biāo)準(zhǔn)UART協(xié)議的異步串行數(shù)據(jù)的傳輸;設(shè)計(jì)的I~2C總線接口包含了APB總線接口模塊、I~2C發(fā)送和接收模塊、中斷處理模塊等,可實(shí)現(xiàn)與連接在I~2C總線上的從機(jī)進(jìn)行同步串行數(shù)據(jù)通信;設(shè)計(jì)的SPI接口包括APB總線接口模塊、SPI發(fā)送和接收模塊、中斷處理模塊、SPI時(shí)鐘產(chǎn)生模塊等,可實(shí)現(xiàn)在同步時(shí)鐘控制下與選中的SPI從機(jī)進(jìn)行不同速率配置的數(shù)據(jù)傳輸;設(shè)計(jì)的CAN總線控制器主要包括APB總線接口、CAN發(fā)送和接收模塊、接收濾波模塊等,可實(shí)現(xiàn)符合CAN協(xié)議的串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。本文還搭建了SoC驗(yàn)證平臺,對設(shè)計(jì)的UART接口、I~2C總線接口、SPI接口和CAN總線控制器等四種串行通信接口進(jìn)行了功能驗(yàn)證,定向功能測試、隨機(jī)測試以及異常測試的結(jié)果均表明各個(gè)接口可以正常工作,同時(shí)驗(yàn)證工作也具較高的代碼覆蓋率和功能覆蓋率。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN47
【部分圖文】：

圖 1.1AMBA 總線結(jié)構(gòu)B 總線只有一個(gè)主設(shè)備 APB 橋，不需要沒有總線仲裁，因此 APB 總線協(xié)議相操作在固定的兩個(gè)時(shí)鐘周期完成，不需要等待信號和應(yīng)答信號，只需要四個(gè)成[12]。APB 總線的傳輸過程如圖 1.2 所示[13-14]：1）起始時(shí)刻，系統(tǒng)完成初始化，處于 IDLE 狀態(tài)，此時(shí)沒有傳輸任務(wù)。2）當(dāng)開始進(jìn)行傳輸任務(wù)時(shí)，PSEL 信號選擇傳輸?shù)膹脑O(shè)備變成高電平，此時(shí) P為低電平，系統(tǒng)進(jìn)入 STEUP 狀態(tài)，此狀態(tài)只能持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期，當(dāng) PCLK 時(shí)刻，跳轉(zhuǎn)至下一個(gè) ENABLE 狀態(tài)。3）在 ENABLE 狀態(tài)，之前 SETUP 狀態(tài)的信號的信號維持不變，即 PSEL、P、PWDATA 電平與 SETUP 狀態(tài)時(shí)刻一致，當(dāng) ENABLE 信號變成高電平，與致，ENABLE 狀態(tài)也只維持一個(gè)時(shí)鐘周期。如果下一個(gè)時(shí)鐘周期還有數(shù)據(jù)傳TUP 狀態(tài)，如果沒有數(shù)據(jù)傳輸，跳回 IDEL 狀態(tài)。

圖 1.1AMBA 總線結(jié)構(gòu)設(shè)備 APB 橋，不需要沒有總線仲裁，因此時(shí)鐘周期完成，不需要等待信號和應(yīng)答信傳輸過程如圖 1.2 所示[13-14]：完成初始化，處于 IDLE 狀態(tài)，此時(shí)沒有任務(wù)時(shí)，PSEL 信號選擇傳輸?shù)膹脑O(shè)備變?nèi)?STEUP 狀態(tài)，此狀態(tài)只能持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘個(gè) ENABLE 狀態(tài)。態(tài)，之前 SETUP 狀態(tài)的信號的信號維持不與 SETUP 狀態(tài)時(shí)刻一致，當(dāng) ENABLE 信也只維持一個(gè)時(shí)鐘周期。如果下一個(gè)時(shí)鐘有數(shù)據(jù)傳輸，跳回 IDEL 狀態(tài)。

圖 1.3 主從模式程中，信號只支持從 A 到 B 方向的傳輸，A 設(shè)，傳輸方向是單向的，且是不可逆的[22]。半雙時(shí)刻進(jìn)行，信號的傳輸方向可以是雙向的。全發(fā)送和接收，且可以雙向傳輸。UART 可以采工模式通信，I2C 和 CAN 都需要傳輸?shù)膹臋C(jī)，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失，錯(cuò)誤等異常情況，使接收和據(jù)幀，在通信過程中是不允許的。串口通信方是最簡單的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式之一，它通過校驗(yàn)發(fā)，確定數(shù)據(jù)傳輸過程中是否發(fā)生錯(cuò)誤，奇偶校能檢測出單比特的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，多位的數(shù)據(jù)同時(shí)特的數(shù)據(jù)檢測對常用的檢測方式是 CRC 校驗(yàn)以任意選定的，CRC 計(jì)算方式采用多項(xiàng)式運(yùn)算
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 汪曉翔;馬琪;;CAN總線控制器IP設(shè)計(jì)[J];電子科技;2018年10期

2 李振華;;X總線控制器的功能模擬驗(yàn)證[J];微處理機(jī);2013年03期

3 梁立柱;施華君;傅山;;1553B總線控制器雙冗余方案的LabView仿真[J];計(jì)算機(jī)工程;2012年16期

4 李家星;;嵌入式系統(tǒng)和FPGA的總線控制器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2007年02期

5 高睿華;;MiL-STD-1553動(dòng)態(tài)總線控制器/遠(yuǎn)程終端混合線路裝置[J];航空計(jì)算技術(shù);1987年04期

6 金榮鑫;;MIL-STD-1553可編程雙余度遠(yuǎn)程終端,總線控制器,總線監(jiān)控器[J];航空計(jì)算技術(shù);1989年01期

7 張力;黃棟杉;;單片MIL-STD-1553B總線控制器和遠(yuǎn)程終端控制器[J];航空電子技術(shù);1989年04期

8 印琴;于宗光;魏敬和;蔡潔明;;消息重試靈活的增強(qiáng)型1553B總線控制器設(shè)計(jì)[J];微電子學(xué);2014年06期

9 樊彬;唐藝菁;王劍峰;柴波;;一種新型高速1553B總線控制器的應(yīng)用驗(yàn)證[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2014年05期

10 張武;;嵌入式單總線控制器設(shè)計(jì)[J];信息化縱橫;2009年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王永翔;TCN底層協(xié)議建模與實(shí)現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 汪曉翔;應(yīng)用于SoC的幾種通用串行通信接口設(shè)計(jì)[D];杭州電子科技大學(xué);2018年

2 周藝璇;航空用429總線控制器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D];西安電子科技大學(xué);2017年

3 梁立柱;箭用1553B總線控制器雙冗余方案研究[D];上海交通大學(xué);2012年

4 趙杰;基于FPGA的1553B總線控制器設(shè)計(jì)[D];中北大學(xué);2014年

5 江英;基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的嵌入式總線控制器的設(shè)計(jì)[D];哈爾濱理工大學(xué);2005年

6 李啟鵬;飛機(jī)配電系統(tǒng)智能總線控制器的研究設(shè)計(jì)[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

7 蔣俊華;基于FPGA的I～2C總線控制器的設(shè)計(jì)[D];河南大學(xué);2007年

8 羅成;多功能車輛總線控制器的FPGA設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];大連理工大學(xué);2009年

9 李浩;一款DSP中CAN總線控制器的研究與設(shè)計(jì)[D];湘潭大學(xué);2017年

10 劉婷;一種高性能軍械起爆系統(tǒng)總線的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證[D];上海交通大學(xué);2008年

本文編號：2870347