[发明专利]一种基于FPGA的总线状态监视系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于数据采集与处理领域，具体涉及一种基于FPGA的总线状态监视系统和方法，主要应用在自动化控制和通信领域，实现对诸如单片机、DSP等处理器总线的监视。

背景技术

随着大规模集成电路和超大规模集成电路的不断发展和应用，数字控制系统的集成度越来越高。一个技术较为复杂的数据处理与控制系统，一般都由多个模块组成，较为常见的系统组成是一个控制模块加上一个或多个功能模块，控制模块控制各功能模块完成系统的功能。控制模块与其它功能模块以总线的方式加以连接。总线是各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照所传输的信息种类，系统的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。在传统的系统中，地址和数据总线往往分开，但随着数字电路的发展，越来越多的控制系统为了减少总线数量，提高利用率，开始采用总线复用技术。总线复用指的是数据和地址在同一个总线上传输的方式。如8051单片机，地址空间是16bit，数据宽度8bit，而高位地址总线8bit是与数据8bit复用的，减少了总线数量，提高了利用率。

为了保证系统工作的可靠性,针对控制系统的检测与调试也就变得越来越重要。由于系统高度的集成化，在设计与调试的过程中，需要对控制模块与与功能模块的交互数据进行采集，并对采集的数据进行分析，而各个模块间的数据交互是通过总线来完成，因此要完成此功能就必须找到合适的监视设备获来取总线上的信息。传统的采集分析方法是，在系统工作过程中，利用逻辑分析仪采集总线上的数据，用肉眼观察波形或设定条件搜索的数据进行数据分析。但在面临复杂系统时，各模块间交互的数据量大，用人工的方法从海量数据进行分析查找工作量大，效率低，分析困难。特别是对于并行总线，由于总线数量较多，很难完成对所有总线的监控，如在公开号为201010252223.9的发明专利中，“非接触式485总线数据在线监听装置”只能获取485总线的的信息，性能单一，且只能获取数据总线信息。又如在公开号为CN200510098702.9的发明专利中介绍的“一种采集分析翻译总线数据的方法”，虽然功能比较完善，但是用到了嵌入式系统以及复杂的电路设备，实施起来成本较高。对数据的处理仍然是先采样，然后再发送到计算机上，依靠C语言完成，实时性较差，还有待完善。公开号是US6189140B1的美国专利公开了一种对处理器和嵌入式系统进行调试的装置，该装置存在的问题是缺乏实时的监控能力，当系统进行调试时，需要将处理器正常的工作停止，无法实现对系统的实时监测。专利号是201110291293.X的“总线监控与调试控制装置及进行总线监控与总线调试的方法”，虽然解决了实时监控的问题，并且拓展许多分功能，但是其系统构成由PLL、串行数据发送器、串行数据接收器、存储器、数据采集控制等复杂的电路器件组成，电路难于实现，且成本高，特别是无法采集复用总线（地址和数据共用总线）上的信息。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种基于FPGA的总线监视系统，可进行数据总线、地址总线、数据/地址复用总线和控制总线上的数据监视。边采集边处理，所监视的系统可以不必停机，实现了系统总线的实时监视。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于可编程逻辑模块FPGA的总线监视系统，包括数据采集模块、数据发送模块、外围电路模块和烧写与调试模块。

数据采集模块和数据发送模块是所述监视系统的电路核心，由一块FPGA芯片实现。