當前位置:首頁 > 智能硬件 > 智能硬件
[導讀]根據IEEE 802. 16標準,用Verilog HDL設計了PCI接口電路,并在FPGA上實現了PCI接口的功能,重點描述了狀態(tài)機控制模塊的設計和仿真結果,使用EDA技術提高了開發(fā)速度,滿足了系統(tǒng)的要求。

摘要:WiMAX是基于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網技術,根據IEEE 802. 16標準,用Verilog HDL設計了PCI接口電路,并在FPGA上實現了PCI接口的功能,重點描述了狀態(tài)機控制模塊的設計和仿真結果,使用EDA技術提高了開發(fā)速度,滿足了系統(tǒng)的要求。
關鍵詞:WiMAX;SOC;PCI;Verilog

1.   引言

隨著計算機控制技術在各個領域的深入應用,為計算機與被控設備之間提供方便、實用通信方法的PCI(Peripheral Component Interconnection)總線接口成為必不可少的接口部件,其主要功能是完成用戶設備與PCI總線間的信息傳送接口。

使用可編程器件進行PCI接口的設計,可以將其他用戶邏輯與PCI接口邏輯集成在一個芯片上,提高系統(tǒng)的開發(fā)速度,縮短二次開發(fā)周期、降低成本,提高系統(tǒng)的集成度和可靠性。

以下是在進行WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)的SOC系統(tǒng)開發(fā)時,按照PCI總線2.2版本的規(guī)范,根據PCI總線傳輸時序來進行狀態(tài)機構造,所設計的PCI總線接口既可支持PCI常規(guī)傳輸,也可支持PCI猝發(fā)(burst)傳輸。

2.   WiMAX系統(tǒng)構成

2.1 WiMAX硬件系統(tǒng)構成

IEEE802.16協(xié)議由MAC(鏈路)子層和PHY (物理)子層構成,WiMAX系統(tǒng)的硬件構成如圖1所示,其中物理子層對基帶信號進行處理,也即圖中的‘基帶’模塊(BB: Base Band),該模塊的功能是進行編碼/解碼、同步、帶寬請求、IFFT / FFT(快速傅立葉變換/反變換)、交織/反交織等處理;圖1中的其余部分與軟件系統(tǒng)一起構成MCA子層,其主要功能是入網注冊、獲取鏈路參數、測距、基本能力協(xié)商等配置管理工作以及QoS(quality of Service) 。

終端通過PCI總線與工作站進行通信,也可以通過自主開發(fā)的射頻天線系統(tǒng)進行無線傳輸。終端以無線方式與基站進行通信,而基站與基站之間通過Internet進行通信。

2.2 WiMAX硬件系統(tǒng)設計過程

圖1  WiMAX硬件系統(tǒng)構成


在進行系統(tǒng)設計時,首先根據系統(tǒng)的功能和現有條件進行合理的軟硬件功能劃分,然后按照自頂向下的方法進行軟件和硬件系統(tǒng)的協(xié)同設計,硬件系統(tǒng)由圖1所示的各中層模塊構成,在此基礎上再對各部分進行細分,直至底層各子模塊的功能全部描述完畢。然后運用EDA技術,使用Verilog HDL語言進行各底層模塊、中層模塊直至頂層模塊的綜合功能設計、功能模擬和定時分析,通過仿真后下載到FPGA芯片中進一步進行功能驗證和參數測試,然后進行后端版圖的設計、直至流片成功。因篇幅所限下面只介紹系統(tǒng)中PCI模塊的設計仿真過程。

3.PCI總線接口模塊設計

3.1  PCI接口系統(tǒng)的功能模塊構成

PCI接口由如下子模塊構成:地址檢查模塊、glue模塊、校驗模塊、數據retry模塊、空間配置計數模塊、狀態(tài)機模塊及外部三總線邏輯。

地址檢查模塊用來檢查接受到的地址是否在配置空間所配置的地址范圍之內;glue模塊在地址有效期間鎖存來自總線的PCI命令和地址信息,以備后用;校驗模塊在讀周期產生校驗位,以確定所接受到的數據是否正確;數據retry模塊在PCI應答了一個沒有READY(未準備好)的讀/寫操作時,PCI設備retry數據(保持總線),直到計數器超時;PCI接口的核心模塊是空間配置模塊和狀態(tài)機模塊??臻g配置模塊提供一套現行的、可預見的系統(tǒng)配置機構的配置措施,使之實現完全的設備再定位而無需用戶干預進行安裝、配置和引導,并由與設備無關的軟件進行系統(tǒng)地址映射,以支持即插即用功能;狀態(tài)機控制保證了板卡能按正常的PCI時序工作,是PCI接口的核心部分。

3.2  PCI總線控制器狀態(tài)機模塊的設計及實現

狀態(tài)機模塊包含了所有PCI狀態(tài)機的狀態(tài)轉移和實現,在一個給定的PCI操作期間,狀態(tài)機由IDLE狀態(tài)經三條可能的路徑到達其它狀態(tài)。根據地址周期PCI_CBE_l和PCI_IDESL上的值來決定是什么操作:配置空間的讀寫、內存和I/O的讀或寫。PCI設備的狀態(tài)機及轉移圖如圖2所示。因篇幅限制,狀態(tài)名、狀態(tài)變量說明參考如下verilog代碼注

圖2 狀態(tài)轉移圖

 


釋。

module state_machine (devsel_l, …);

  output devsel_l;         // 三態(tài)輸入

  output trdy_l;            // 三態(tài)輸入

  output stop_l;            //三態(tài)輸入

  output pci_ad_oe;      // PCI 地址線的使能信號

  output dts_oe;           // the devsel, trdy_l, stop_l (dts)信號的使能控制信號

  output par_oe;          // 校驗使能控制信號

  output bk_oe;           // 用戶端數據線的使能控制信號

  output pci_ad_en;      // PCI 地址啟動寄存器的時鐘使能信號

  output abort_sig;       // 設置abort信號狀態(tài)寄存器位

output data_write_l;   // 數據寫信號,用作pci_clk 信號到用戶端設備的時鐘使能

  output count_rst_l;    // 重試計數器的復位信號

  output count_en_l;           // 重試計數器的時鐘使能信號

  output base_region0_l;   // 片選信號

  output base_region1_l;   //片選信號

  output data_read_l;       // 用戶端設備讀信號

  output be_oe;               // 用戶端口字節(jié)使能信號

  input hit_ba0_l;            // 用于說明PCI地址在base address 0

  input hit_ba1_l;            //用于說明PCI地址在base address 1

  input pci_frame_l;        // pci_frame_l 信號

  input pci_idsel;             // pci_idsel 信號

  input pci_irdy_l;           // pci_irdy 信號

  input [31:0] pci_ad;      // 原始的pci 地址數據線

  input [3:0] pci_cbe_l;    // 命令/字節(jié)使能信號

  input data_stop_l;        // 用戶端申請中止數據傳輸信號

  input ready_l;              // 用戶準備開始一個傳輸周期

  input retry_l;               // 重試信號

……

endmodule 

圖3  狀態(tài)機模塊仿真圖


狀態(tài)機模塊的仿真波形如圖3所示。 PCI總線接口的頂層gdf文件如圖4。

圖4  PCI接口gdf文件


4.結論

在本設計中,根據PCI總線傳輸時序來進行狀態(tài)機構造,用Verilog HDL語言進行功能模塊的設計, 在Modelsim環(huán)境下進行模擬仿真和定時分析,所設計的PCI接口時鐘頻率為33MHz, 數據寬度為32位。支持單數據段和突發(fā)傳輸兩種方式。提供奇偶校驗生成和奇偶校驗檢測, 實現16個雙字的PCI 配置空間寄存器, 支持配置空間的讀與寫、I/O 讀寫、存儲器讀與寫等PCI總線命令,滿足了WiMAX系統(tǒng)的通信要求。

參考文獻

[1] 高建華. 一種基于CPLD的單片機與PCI接口設計解決方案.微計算機信息.2006, 22(6-2):224-226。

[2] IEEE 802.16-2004.IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems.2004.

[3] IEEE 802.16e.IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems.2006.2.28

[4] PCI Special Interest Group .PCI Local Bus Specifications[Z].Revision 2.2,1998.120~156.
本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內容真實性等。需要轉載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或將催生出更大的獨角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數字化轉型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據媒體報道,騰訊和網易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數據產業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數據產業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數字經濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉