CPU01 HIMATRIX F60通訊選擇

廈門阿米控技術有限公司

主營業務：  1、分散式控制系統(DCS) 2、可編程控制系統（PLC）

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1.1 微控制器模塊
微控制器模塊是系統的控制中心，它包括FPGA芯片、50 MHz有源晶振、JTAG調試模塊、4 MB EPCS串行FLASH和16 MB的48LC4M32型SDRAM。其中，FPGA芯片是微控制器模塊的核心，選用了Altera的BGA封裝的EP3C16F256型FPGA，該芯片本身具有可編程、可裁減等特點，通過采用SoPC技術，應用Quartus開發環境提供的可裁減IP模塊，可在FPGA內快速構建一個嵌入式微計算機系統來實現系統的復雜事務處理功能[3]。FPGA內實際應用的IP模塊包括：32 bit RISC Nios II CPU、SDRAM控制器、2個SPI主控制器、PIO控制器以及用于軟件調試及程序引導的JTAG-UART和EPCS-Control等。
通過選用FPGA，采用SoPC技術定義必要的IP模塊，合理分配芯片資源，在實現系統功能的同時加快了開發周期，提升了系統性能。
1.2 USB協議處理模塊
USB協議處理模塊由FPGA芯片內部的PIO控制器、SPI主控制器及CH376芯片組成。
其中，CH376芯片可支持USB設備方式和USB主機方式，并且內置了USB通信協議的基本固件、SD卡的通信接口固件、FAT16和FAT32等文件系統的管理固件，支持常用的海量存儲設備和SD卡。CH376芯片支持8 bit并口、SPI接口和異步串口3種通信接口。
在本系統中，CH376芯片工作于USB設備方式。 FPGA與CH376的通信方式采用SPI方式，為與CH376芯片的正常通信，FPGA的SPI設置為主模式，總線寬度為8 bit，模式為0，高位在前，速率設置為5 Mb/s（可設置在2 Mb/s~24 Mb/s之間）。CH376芯片在USB設備方式下支持5個物理端口，端點0是默認端點，支持上傳和下傳，緩沖區各為8 B；端點1包括上傳端點和下傳端點，緩沖區各為8 B；端點2包括上傳端點和下傳端點，緩沖區各為64 B。端點2的上傳端點作為批量數據發送端點，端點2的下傳端點作為批量數據接收端點，端點1的上傳端點作為中斷端點，端點1的下傳端點作為輔助端點。根據板卡工作模式的不同，數據傳輸端點也不同，在總線模式下，由于ARINC429總線的收發速率較慢（大100 KB），因此數據的傳輸采用中斷方式，應用CH376芯片的端點1作為數據的上傳和下傳端點；在U盤模式下，應用端點2批量方式數據傳輸。
需要強調的是，在總線模式下， CH376芯片對數據的傳輸是基于中斷方式的，在對其進行操作時，FPGA本地端應注意對中斷的處理。由于ARINC429總線是全雙工傳輸方式，數據的上傳和下傳是立的，在數據的上傳過程中，應關閉FPGA的中斷，數據上傳成功后開啟中斷，且在數據上傳成功后，CH376將中斷信號INT置“0”，此時，由于FPGA已關閉中斷，對該中斷不響應，可采用查詢方式，并對相應的寄存器進行操作，將INT信號復位。數據的上傳由FPGA的中斷處理函數完成，在中斷處理函數中，將USB總線下傳的數據發送至發送FIFO，以供ARINC429協議處理模塊發送。

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