[发明专利]基于现场可编程门阵列的IEEE 1394b数据传输处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的IEEE 1394b数据传输处理系统，可应用于高带宽IEEE 1394b数据在FPGA上面传输和处理的场合。属于通讯技术领域。

背景技术

IEEE 1394，俗称火线接口，最初是由苹果公司提出，当时的目的是为了简化计算机的连线，并为实时数据传输提供一个高速接口。IEEE 1394有如下特点：传输速度快，支持100Mb/s(兆比特每秒)、200Mb/s、400Mb/s、800Mb/s甚至3200Mb/s的传输速率；支持点到点传输，每个节点脱离主机自主执行事务；即插即用并且支持热拔插；存在距离限制，节点之间的距离不能超过4.5米，如加上中继器，两个节点之间的距离最大为72米；支持等时数据传输和异步数据传输两类传输方式；设备之间采用树形或者菊花链的拓扑结构，每条总线最多连接63台设备；将资源看成寄存器和内存单元，可以按照CPU-内存的传输速率进行读写操作等。IEEE 1394从提出到现在不断完善和发展，很多产品都采用了该接口作为它们的标准接口。

目前，市场上主流应用的IEEE 1394规范版本分为两种：IEEE 1394a-2000和IEEE 1394b-2002。其中IEEE 1394a在嵌入式系统应用非常的广泛，包括在DSP(数字信号处理器)，ARM(Advanced RISC Machines)，FPGA等芯片上面连接实现，产品也日趋成熟和稳定。但IEEE 1394b由于传输速率相对较高(一般为800Mb/s)，电路较IEEE 1394a复杂，形成产品化的含IEEE 1394b通信接口的嵌入式系统少之又少。在很多需要高传输速率的场合，例如高分辨高帧率摄像机图像处理，迫切需要在嵌入式系统上面实现IEEE 1394b传输。现在有些专门设计IP(知识产权)核的公司，成功的在FPGA或者ASIC(专用集成电路)上面实现了IEEE 1394b链路层和物理层功能，但是其价格昂贵，没有得到广泛使用。因此在FPGA上面开发一种简单易于实现的IEEE 1394b数据传输处理系统具有极大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于FPGA的IEEE 1394b数据传输处理系统，实现高带宽数据在FPGA上面传输，可达到800Mb/s的传输速率，实现简便，成本低。

为实现上述目的，本发明以PCI(外设组件互连)总线协议，IEEE 1394b协议，IEEE 1394OHCI(开放式主机控制接口)协议为基础，设计的基于FPGA的IEEE 1394b数据传输处理系统包括FPGA逻辑和控制电路，IEEE 1394b控制器电路，存储器电路，外部复位电路和时钟电路等基本电路模块。

所述的FPGA逻辑和控制电路，其核心为FPGA芯片，该芯片内部以SOPC(可编程片上系统)的方式整合了嵌入式处理器、PCI接口控制器、存储器接口控制器、片上存储器和锁相环控制器。其中嵌入式处理器作为整个传输系统的控制和处理的核心单元，通过总线与PCI接口控制器、存储器接口控制器、片上存储器和锁相环控制器相连，控制整个传输处理系统的初始化和数据通信。PCI接口控制器与IEEE 1394b控制器电路和时钟电路相连，按照IEEE 1394开放式主机控制接口协议配置。存储器接口控制器与存储器电路相连，提供存储器的数据通道。锁相环控制器与时钟电路相连，提供特定相位和频率的时钟信号。

所述的IEEE 1394b控制器电路与时钟电路和外部IEEE 1394b设备相连，其核心为IEEE 1394b链路层芯片和物理层芯片，实现IEEE 1394b同步和异步数据包的发送和接收。

所述的外部复位电路与FPGA逻辑和控制电路相连，提供整个传输处理系统的复位逻辑。

本发明的信息处理内容和流程为：首先IEEE 1394b设备接入到所述的基于FPGA的IEEE 1394b数据传输处理系统。系统上电后，外部复位电路使能系统复位。FPGA内部嵌入处理器开始工作，配置内部PCI接口控制器，初始化IEEE 1394b控制器电路。接着FPGA内部嵌入处理器发起IEEE 1394b总线复位命令并强制自己为根节点，完成树标示和自标示。最后FPGA内部嵌入处理器通过发送异步数据包的方式复位IEEE 1394b设备，随后配置IEEE 1394b设备，并使能该设备数据传输。