1394總線接口設計與實現范文

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摘要：

IEEE1394總線是一種高性能的串行總線標準，與傳統總線相比，具有傳輸速率高、可靠性高、物理設計小、節點自動配置、支持等時和異步傳輸等特點，已成為軍用電子系統信息傳輸的主要方式之一。文章結合一個PCI轉1394總線通信系統應用實例，分析了1394總線接口硬件和軟件設計中的一些問題，從器件選擇、PCI總線配置、OHCI協議等問題上提出了解決方法。

關鍵詞：

1394總線；OHCI協議；DMA傳輸方式

本系統以MPC8280為核心處理器，通過PCI總線訪問TSB43AB23，實現1394總線通信。

一、PCI轉1394總線驗證板的設計

1.原理概述1394總線功能電路原理框圖如圖1所示。CPU對1394總線的訪問完全通過PCI端口操作TSB43AB23芯片來完成。

2.主要芯片TSB43AB23簡介TSB43AB23是TI公司的兼容OHCI技術規范的，集成IEEE-1394a鏈路控制器和物理層（PHY）的器件,具有業界最低功耗。TSB43AB23的PCI接口可直接連接本地PCI總線物理接口（2.2標準）。TSB43AB23的物理層時鐘僅需外接一個的24.576MHz晶振，也可以連接24.576MHz的時鐘信號。TSB43AB23內部的鎖相環將24.576MHz倍頻，產生393.216MHz的時鐘參考信號，分頻可得到內部所需的各種時鐘。用內部48.152MHz的時鐘信號同步鎖存接收數據包。發送數據時，數據的48.152Mhz同步時鐘由內部鎖相環提供。編碼完成的串行數據，傳送速率可為98.304Mb/s、196Mb/s或393.216Mb/s。數據差分信號在雙絞線B上傳送，控制差分信號在雙絞線A上傳送。數據接收時，關閉發送器，開啟接收器。接收到的信號，可以恢復為接收時鐘和串行數據，由內部鎖相環的48.152MHz的時鐘信號將接收到的串行數據同步鎖存。TPA和TPB線纜接口電路，通過差分比較器，對線纜的狀態進行檢測，檢測的結果可用于內部邏輯的仲裁。TPA通道通過檢測輸入電纜的共模電壓，可得出下一個數據包的傳輸速率。

二、設計要點

1.DMA控制器1394數據傳輸采用DMA方式，共支持7種不同的類型，每種類型的DMA都有保留的寄存器空間。異步發送DMA具有以下四種命令描述符：OUTPUT_MORE、OUTPUT_MORE_Immediate、OUTPUT_LAST和OUTPUT_LAST_Immediate。OUTPUT_MORE定義需傳輸的數據在主機內存空間中的地址,OUTPUT_LAST定義了下一個描述符的起始地址，OUTPUT_MORE_Immediate和OUTPUT_LAST_Immediate包含了1394數據包頭信息。一個描述符塊的組成有兩種形式：1個單獨的OUTPUT_LAST_Immediate或者由1個OUTPUT_MORE-Immediate、0-5個OUTPUT_MORE、1個OUTPUT_LAST組成。OHCI協議中定義了寄存器ContextControl、CommandPtr。CommandPtr寄存器的內容是一個指針，指向要發送的DMA的首個描述符塊。如圖2所示，descriptorAddress是首個描述符塊的起始地址的高28位，Z是描述符塊中的命令描述符的個數。ContextControl寄存器的定義如圖3所示。在run、active和dead位均為‘0’的情況下，可向CommandPtr寄存器中寫入關于描述符塊的正確數據。然后，將run位置為‘1’，主機控制器即開始處理CommandPtr寄存器中的描述符塊。主機在處理過程中，會自動將active位置為‘1’，并在處理結束后自動清零。wake為‘1’表示正在處理描述符，主機在獲得一個描述符之后自動將該位置0。所以可以通過active位知道主機是否處理完成。處理過程中一旦遇到錯誤，主機會將dead位置為‘1’。如果run被置為‘0’，dead也會自動清零。spd為數據包的傳輸速率。最終，處理完成后，無論正確與否，主機控制器都會在ContextControl寄存器的最末5位中填入包處理事件代碼。

2.1394數據接收和發送數據發送時，我們使用兩個描述符塊組成一個關聯，每一個描述符塊由一個OUTPUT_MORE_Immediate和一個OUTPUT_LAST組成。第一個描述符塊OUTPUT_LAST中下一個描述符塊地址指向第二個描述符塊，第二個描述符塊OUTPUT_LAST中下一個描述符塊地址指向第一個描述符塊，形成一個環形鏈表。初始化時，按照數據格式要求填寫兩個描述符塊，兩個描述符塊可以共用一個發送緩沖區，但不指定OUTPUT_LAST中下一個描述符塊的地址。第一次發送數據使用第一個描述符塊，填寫發送緩沖區數據和發送數據長度后，將ContextControl的RUN位置1，并將OUTPUT_LAST中下一個描述符塊地址指向第二個描述符塊，可以通過中斷寄存器判斷數據是否發送成功。第二次發送數據使用第二個描述符塊，填寫發送緩沖區數據和發送數據長度后，將ContextControl的WAKE位置1，并將OUTPUT_LAST中下一個描述符塊地址指向第一個描述符塊，同樣可以通過中斷寄存器判斷數據是否發送成功。除了第一次發送數據需要將RUN位置1外，以后的發送數據都只需要將WAKE置1，讓控制器處理新增的描述符塊。

數據接收時，也使用兩個描述符塊組成一個關聯，每個描述符塊只需一個INPUT_MORE。第一個描述符塊中下一個描述符塊地址指向第二個描述符塊，第二個描述符塊中下一個描述符快地址指向第一個描述符塊。初始化時按數據格式要求填寫兩個描述符塊，指定下一個描述符塊地址，每個描述符塊有獨立的數據接收存儲緩沖區。與發送不同的是，只有接收存儲緩沖區滿了以后，才會使用下一個描述符塊中的接收緩沖區，而且在初始化中ContextControl中RUN位置1后，就不需要對控制器進行任何配置了。需要注意的是數據接收存儲的位置不是從存儲區基址開始的，而是接著上次數據存儲的位置往后排，所以在接收中斷到來之后，數據的取出需要做相應的處理。

三、結語

1394總線具有諸多優點，已成為軍用電子系統信息傳輸的主要方式之一。目前，1394技術廣泛應用于視頻數據傳輸中。1394總線在大容量存儲器以及網絡互連等方面也有廣闊的應用前景。在我們的實際工作中，各個系統、功能模塊之間的需要交換和備份的數據量越來越大，因此對傳輸速率的要求也越來越高。所以，1394總線具有很強的實用性。

參考文獻：

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[4]李肇慶.IEEE1394接口技術[M].北京:國防工業出版社,2004.

作者：常晨晨 曹峰 張鋒 高穎 單位：蘇州長風航空電子有限公司