VME总线控制器开发

论文摘要

VME总线是二十世纪八十年代发展起来的一种并行异步系统总线,时至今日,虽然显得有些古老并且某些性能不尽如人意,但是正是长时间的发展与优化,使得它在稳定性、多主兼容、中断处理方面拥有独特的优势。本文粗略的介绍了VMEbus协议规范,分析了VMEbus的功能,在实现对该总线认识和理解后,着手设计一个通用的VME总线控制器软核,软核包括VME总线系统所需要的所有功能模块和四种子总线系统的全部功能,这四种子总线系统分别是:数据传输子系统、数据传输仲裁子系统、中断仲裁子系统和公共总线子系统。除此之外,对于由软核构建的VMEbus系统,设计了全自动化的初始化配置过程,包含板卡ID和板卡基地址、板卡地址空间大小等的初始化配置;通过寄存器配置,可定制软核充当的角色,关闭或开启某些功能模块,选择使用VME主（MASTER）、VME从（SLAVE）和控制板卡的功能。在功能模块设计方面,详细介绍了功能模块的类型和工作模式,如MASTER、SLAVE的各种分类和工作模式,介绍了功能模块的功能和具体实现;在子总线运行方面,根据总线周期,介绍了功能模块之间的关系和各种时序的发起-应答机制,讲述数据传输过程、总线仲裁过程、中断仲裁应答过程等。软核与外部设备的连接,实现了三种方式,一种是VME总线专用方式,也是VMEbus协议制定者推荐的方式;一种是最实用和简单的方式,即通用并行总线方式;另一种是根据需求设计的扩展方式,使用SPI总线。文章分析了这三种总线的特点,并给出了这三种总线与VMEbus之间的耦合方式和三种总线之间的互转换方法,又以并行总线与SPI总线之间的互转化最为详尽,画了原理框图和转换流程。文章最后展示了对软核的测试时序,主要是利用软核组建VME总线系统的初始化测试、数据传输测试、总线仲裁测试以及中断仲裁和处理测试,对功能模块类型测试等,将测试结果与VME协议以及VME总线成熟产品SCV64比较,得出设计总结和优化意见。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 课题背景、意义及国内外研究现状
• 1.2 本文研究内容及章节安排
• 2.VME 总线介绍
• 2.1 数据传输子系统
• 2.2 总线仲裁子系统
• 2.3 中断仲裁子系统
• 2.4 公共总线子系统
• 2.5 本章小结
• 3.VME 总线控制器设计
• 3.1 功能需求
• 3.2 软核内部寄存器定义
• 3.3 初始化设计
• 3.3.1 板卡ID 号初始化
• 3.3.2 VME 总线控制器寄存器初始化
• 3.4 地址分配与映射
• 3.5 总线耦合模式
• 3.6 VME 总线功能模块设计
• 3.7 本章小结
• 4.VME 总线控制器对外接口
• 4.1 VME 总线接口
• 4.2 本地总线接口
• 4.2.1 专用接口
• 4.2.2 通用并行总线接口
• 4.2.3 SPI 总线接口
• 4.3 本章小结
• 5. 测试结果
• 5.1 测试环境
• 5.2 初始化测试结果
• 5.3 数据传输测试结果
• 5.4 总线仲裁测试结果
• 5.5 中断仲裁测试结果
• 5.6 SPI 数据传输测试结果
• 5.7 本章小结
• 6. 总结与展望
• 致谢
• 参考文献