[发明专利]一种高速1553B光纤总线IP核

说明书

技术领域

本发明涉及到一种新型光纤总线IP核。该IP核可被应用于高速计算机总线系统中，它包含标准1553B协议功能和扩展协议功能，共享存储器和寄存器的访问仲裁功能，通过片上总线进行通信的功能，同时可对最大数据传输率为200Mbps的高速光纤总线物理接口提供支持。

背景技术

IP核(Intellectual Property)就是具有知识产权的逻辑单元集。芯片设计已由过去的晶体管级设计发展到利用EDA软件进行逻辑设计的阶段，按照不同的使用要求又可分为IP软核和IP硬核(固核)。IP软核是不能直接进行芯片设计的数字逻辑，它没有进行物理级的综合，也没有进行时序验证，因而可被包含进新的设计中，具有高度的灵活性和可重用性。IP硬核是经过综合、布局布线和时序验证的数字逻辑设计，且已被固化在芯片中，是晶体管化了的数字逻辑。

伴随IP核出现的是SOC，SOC就是System On Chip的缩写，与之相类似的是SOPC，它是System On Programmable Chip的所写，二者既有共同点又有不同，SOPC是SOC的发展，是包含了CPU(软核或者硬核)的SOC。SOPC技术对片上总线提出了很高的要求，片上总线已经成为IP核集成的关键技术。目前，比较常用的片上总线技术主要有两种，一种是AHB总线，另一种是PLB总线。AHB(Advanced High performance Bus)是由ARM公司开发的一种开放性总线标准，它主要用于系统中高性能、高时钟速率模块间通信。AHB总线接口设计技术是片上系统设计的重要技术。采用该总线结构可以显著简化系统设计，改善系统可扩充性，并提高系统可测缝。PLB总线标准是由IBM公司提出的，它主要被用于XILINX系列的FPGA芯片中。

目前，市场上的主流1553B总线产品的供应商有DDC公司、CONDOR公司、SBS公司(SBS公司和CONDOR公司已经并入GE Intelligent Platforms)。DDC公司的产品有BU-61570系列、BU-61580系列、BU-61585系列、BU-61590系列等，而GE Intelligent Platforms公司的产品有RPCIE-1553、PCC-D-1553等。这些公司的1553B产品虽然种类繁多，但其中的区别也仅仅在于接口形式，其核心芯片的变化并不大，芯片的功能都是基于标准1553B总线协议开发的，对大数据量的数据传输功能明显支持不足。

发明内容

本发明针对市场上1553B总线产品普遍存在的问题，对标准1553B协议进行了扩展，开发出了高速新型光纤总线IP核。

本发明所述的IP核主要包含标准协议模块、扩展协议模块、AHB片上总线接口模块、共享存储器/寄存器访问仲裁模块、光纤总线接口模块。

标准协议模块可被进一步划分为BC子模块、RT子模块和BM子模块。BC子模块由BC系统控制状态机、BC发送状态机、BC接收状态机、BC方式代码状态机、BC广播状态机、BC中断处理状态机、BC存储器访问状态机、BC寄存器访问状态机、BC寄存器管理状态机、BC错误处理状态机等逻辑块构成；RT子模块的结构与BC类似，同样具有发送、接收、广播等逻辑块，但是在实现的细节与BC完全不同；BM子模块由系统控制状态机、字监控状态机、选择型消息监控状态机构成。在上述状态机中，系统控制状态机的作用是获得总线和CPU的数据，并由这些数据驱动状态机的状态转换，从而完成完整的总线事务。中断处理状态机的作用是由协议IP运行中的命令/状态信息不断产生中断信号，并通知对应寄存器的内容及时更新。错误处理状态机的作用是收集由各个模块产生的状态信息，将这些信息进行分析，如果发现错误则更新对应寄存器的内容，同时激活中断处理状态机的出错中断处理功能。

扩展协议模块主要是为了满足图像的大数据量传输的需求而设计的，它包含BC子模块和RT子模块两个构件。在BC子模块中，BC系统控制状态机负责对命令类型进行区分，并负责对大数据进行分片处理。BC发送状态机负责从共享存储区读取待发送的数据，然后对发送的数据进行消息字的记录，并判断发送过程是否结束。BC接收状态机负责对接收到的消息字进行计数，然后把数据写到共享存储区中。在RT子模块中的结构与BC子模块相类似，只是在细节上有所区别。

AHB片上总线接口模块的作用是为IP核的内部逻辑和外部CPU之间搭建一个高速通信桥梁，可以支持SINGLE和BURST传输。该模块包含AHB总线控制状态机、AHB忙等待状态机，可对AHB总线的一般事务和等待操作进行有效控制。