SST-DN4-PCU-2數(shù)量轉(zhuǎn)換

廈門阿米控技術(shù)有限公司

主營(yíng)業(yè)務(wù)：  1、分散式控制系統(tǒng)(DCS) 2、可編程控制系統(tǒng)（PLC）

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1.1 微控制器模塊
微控制器模塊是系統(tǒng)的控制中心，它包括FPGA芯片、50 MHz有源晶振、JTAG調(diào)試模塊、4 MB EPCS串行FLASH和16 MB的48LC4M32型SDRAM。其中，F(xiàn)PGA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(diǎn)，通過采用SoPC技術(shù)，應(yīng)用Quartus開發(fā)環(huán)境提供的可裁減IP模塊，可在FPGA內(nèi)快速構(gòu)建一個(gè)嵌入式微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜事務(wù)處理功能[3]。FPGA內(nèi)實(shí)際應(yīng)用的IP模塊包括：32 bit RISC Nios II CPU、SDRAM控制器、2個(gè)SPI主控制器、PIO控制器以及用于軟件調(diào)試及程序引導(dǎo)的JTAG-UART和EPCS-Control等。
通過選用FPGA，采用SoPC技術(shù)定義必要的IP模塊，合理分配芯片資源，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的同時(shí)加快了開發(fā)周期，提升了系統(tǒng)性能。
1.2 USB協(xié)議處理模塊
USB協(xié)議處理模塊由FPGA芯片內(nèi)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(shè)備方式和USB主機(jī)方式，并且內(nèi)置了USB通信協(xié)議的基本固件、SD卡的通信接口固件、FAT16和FAT32等文件系統(tǒng)的管理固件，支持常用的海量存儲(chǔ)設(shè)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(tǒng)中，CH376芯片工作于USB設(shè)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，F(xiàn)PGA的SPI設(shè)置為主模式，總線寬度為8 bit，模式為0，高位在前，速率設(shè)置為5 Mb/s（可設(shè)置在2 Mb/s~24 Mb/s之間）。CH376芯片在USB設(shè)備方式下支持5個(gè)物理端口，端點(diǎn)0是默認(rèn)端點(diǎn)，支持上傳和下傳，緩沖區(qū)各為8 B；端點(diǎn)1包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)，緩沖區(qū)各為8 B；端點(diǎn)2包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)，緩沖區(qū)各為64 B。端點(diǎn)2的上傳端點(diǎn)作為批量數(shù)據(jù)發(fā)送端點(diǎn)，端點(diǎn)2的下傳端點(diǎn)作為批量數(shù)據(jù)接收端點(diǎn)，端點(diǎn)1的上傳端點(diǎn)作為中斷端點(diǎn)，端點(diǎn)1的下傳端點(diǎn)作為輔助端點(diǎn)。根據(jù)板卡工作模式的不同，數(shù)據(jù)傳輸端點(diǎn)也不同，在總線模式下，由于ARINC429總線的收發(fā)速率較慢（大100 KB），因此數(shù)據(jù)的傳輸采用中斷方式，應(yīng)用CH376芯片的端點(diǎn)1作為數(shù)據(jù)的上傳和下傳端點(diǎn)；在U盤模式下，應(yīng)用端點(diǎn)2批量方式數(shù)據(jù)傳輸。
需要強(qiáng)調(diào)的是，在總線模式下， CH376芯片對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸是基于中斷方式的，在對(duì)其進(jìn)行操作時(shí)，F(xiàn)PGA本地端應(yīng)注意對(duì)中斷的處理。由于ARINC429總線是全雙工傳輸方式，數(shù)據(jù)的上傳和下傳是立的，在數(shù)據(jù)的上傳過程中，應(yīng)關(guān)閉FPGA的中斷，數(shù)據(jù)上傳成功后開啟中斷，且在數(shù)據(jù)上傳成功后，CH376將中斷信號(hào)INT置“0”，此時(shí)，由于FPGA已關(guān)閉中斷，對(duì)該中斷不響應(yīng)，可采用查詢方式，并對(duì)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行操作，將INT信號(hào)復(fù)位。數(shù)據(jù)的上傳由FPGA的中斷處理函數(shù)完成，在中斷處理函數(shù)中，將USB總線下傳的數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)送FIFO，以供ARINC429協(xié)議處理模塊發(fā)送。

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