正在加载图片...
·888 北京科技大学学报 2006年第9期 3.5DATA-Poc数据处理模块 数据总线通讯[6]， DATA-ProC模块用于对采集的数据进行处 为了使用快速同步方式传输数据，需对2131 理，根据项目要求，其工作主要是对信号进行滤波 进行如下设置： 和边缘提取，从而提取有效数据，减少数据的传输 (1)能使S0F中断，使51内核能接受S0F 量.为了减少工作量，采用了Xilinx公司的Sys- 中断，从而保证1ms传输一桢数据 temGenerator软件来设计这部分模块[， (2)本系统使用了等时传输IN8端点，所以 SystemGenerator是Xilinx公司和Mathworks 须设置INIS0VAL为00000001”. 合作开发的FPGA辅助设计工具，只需在 (③)设置IN8端点将使用的等时FIF0的大 Simulink中完成模型的搭建，启动SystemGenera~ 小.为了加快数据传输的速度，这里设置该FIF0 tor,就能自动生成VHDL源程序及其他一些工程 的大小为1024. 文件，并将系统模型映射到目标器件FPGA上进 (4)设置寄存器PORTACFG,设置PA口第 行硬件实现[] 4位和第5位复用功能.其复用功能是快速等时 3.6FF0模块 传输的FRD和FWR信号. 视频信号进入PGA的时钟为13.5MHz, (5)设置寄存器FASTXFR,使能快速等时传 而USB接口芯片的时钟为12Mz,两者时钟速 输方式，设置FRD低电平有效，并且设置了 率不匹配.这就出现了异步时序设计问题，由于 nFRD的宽度和相位， 需要进行跨时钟领域的数据传输，必须在FPGA 为了响应SOF中断，需要在中断响应函数 和EZ-USB之间加入缓冲数据单元.这个缓冲器 ISR-Sof()中编写数据处理程序，将数据传送到 一般由异步First-In FirstOut(FIFO)实现.异 内部寄存器IN8DATA,另一方面清除SOF中断 步FFO在每个写时钟时写入数据，而用每一个 请求和USB中断请求，以便程序能对下一个SOF 读时钟时读出数据，这两个时钟是异步的， 做出正确的响应 FIFO的工作原理是：在写时钟的上升沿，当 写允许有效时，将写数据总线上的数据写入双口 5PC机应用程序 RAM中写地址对应的存储单元中；而始终将读地 EZUSB通用驱动程序GPD(general purpose 址对应的双口RAM中的数据输出到读数据总线 driver)用来和EZUSB外设接口的通用设备驱动 上，在读允许有效时，输出数据 程序，为应用程序访问EZUSB硬件提供了途径. 4 EZUSB模块 EZUSB开发包提供了默认的驱动程序文件 EZUSB.SYS7. 在系统中，EZUSB2131主要完成两方面的工 对于应用程序而言，调用CreateFile()来打开 作：完成对SAA7111A的配置和基于快速同步传 输方式的数据传输， 设备并取得访问设备驱动程序的句柄，用户程序 为了使视频解码芯片SAA7111A正常工作 使用函数DeviceloControl()来提交控制码，并为 必须通过℃总线对其内部的寄存器进行正确的 CreateFile()函数返回的设备句柄设置I/O缓冲 配置，当通过C配置SAA7111A时，写入数据 区 格式为：首先为起始信号，然后是7位的从机地址 连接到主机的EZUSB设备，GPD为其创建 和方向位(0'表示写入SAA7111A寄存器，‘1 一个链接符.调用函数CreateFile(),实质上就是 表示读出相应寄存器)共8位数据，此时从机应该 获取驱动程序产生的目标设备句柄，EZUSB开 向主机发送一位响应信号，然后是从机中被写入 发包中提供了I/0控制码，使用这些I/0控制码 的寄存器的地址和从机的响应信号，然后才是要 能非常方便地实现USB通讯，当使用快速传输 写入子地址寄存器的的数据，最后是结束信号， 方式时，需要将IOCTL-EZUSB-START-ISO- USB总线支持4种数据传输方式：控制传 STREAM,IOCTL-EZUSB-READ-ISO-BUFFER, 输、中断传输、等时传输和块传输，EZUSB系列 IOCTL-EZUSB-STOP-ISO-STREAM等控制码 的2131Q支持快速等时传输方式，为了提高数据 提供给函数DeviceloControl(),从而实现开启等 传输的速度，应用这种方式进行数据传输，能够使 时传输、读取等时传输数据、停止等时传输等 FPGA内部的FIFO模块直接与EZUSB内部的 功能3∙5 DATA－Proc 数据处理模块 DATA—Proc 模块用于对采集的数据进行处 理根据项目要求其工作主要是对信号进行滤波 和边缘提取从而提取有效数据减少数据的传输 量．为了减少工作量采用了 Xilinx 公司的 SystemGenerator 软件来设计这部分模块［4］． SystemGenerator 是 Xilinx 公司和 Mathworks 合作 开 发 的 FPGA 辅 助 设 计 工 具只 需 在 Simulink 中完成模型的搭建启动 SystemGenerator就能自动生成 VHDL 源程序及其他一些工程 文件并将系统模型映射到目标器件 FPGA 上进 行硬件实现［5］． 3∙6 FIFO 模块 视频信号进入 FPGA 的时钟为13∙5MHz 而 USB 接口芯片的时钟为12MHz两者时钟速 率不匹配．这就出现了异步时序设计问题．由于 需要进行跨时钟领域的数据传输必须在 FPGA 和 EZ—USB 之间加入缓冲数据单元．这个缓冲器 一般由异步 First—In—First—Out （FIFO）实现．异 步 FIFO 在每个写时钟时写入数据而用每一个 读时钟时读出数据这两个时钟是异步的． FIFO 的工作原理是：在写时钟的上升沿当 写允许有效时将写数据总线上的数据写入双口 RAM 中写地址对应的存储单元中；而始终将读地 址对应的双口 RAM 中的数据输出到读数据总线 上在读允许有效时输出数据． 4 EZUSB 模块 在系统中EZUSB2131主要完成两方面的工 作：完成对 SAA7111A 的配置和基于快速同步传 输方式的数据传输． 为了使视频解码芯片 SAA7111A 正常工作 必须通过 I 2C 总线对其内部的寄存器进行正确的 配置．当通过 I 2C 配置 SAA7111A 时写入数据 格式为：首先为起始信号然后是7位的从机地址 和方向位（‘0’表示写入 SAA7111A 寄存器‘1’ 表示读出相应寄存器）共8位数据此时从机应该 向主机发送一位响应信号．然后是从机中被写入 的寄存器的地址和从机的响应信号然后才是要 写入子地址寄存器的的数据最后是结束信号． USB 总线支持4种数据传输方式：控制传 输、中断传输、等时传输和块传输．EZUSB 系列 的2131Q 支持快速等时传输方式为了提高数据 传输的速度应用这种方式进行数据传输能够使 FPGA 内部的 FIFO 模块直接与 EZUSB 内部的 数据总线通讯［6］． 为了使用快速同步方式传输数据需对2131 进行如下设置： （1） 能使 SOF 中断使51内核能接受 SOF 中断从而保证1ms 传输一桢数据． （2） 本系统使用了等时传输 IN8端点所以 须设置 INISOVAL 为“00000001”． （3） 设置 IN8端点将使用的等时 FIFO 的大 小．为了加快数据传输的速度这里设置该 FIFO 的大小为1024． （4） 设置寄存器 PORTACFG设置 PA 口第 4位和第5位复用功能．其复用功能是快速等时 传输的 FRD 和 FWR 信号． （5） 设置寄存器FASTXFR使能快速等时传 输方式设置 nFRD 低电平有效并且设置了 nFRD 的宽度和相位． 为了响应 SOF 中断需要在中断响应函数 ISR—Sof （）中编写数据处理程序将数据传送到 内部寄存器 IN8DATA另一方面清除 SOF 中断 请求和 USB 中断请求以便程序能对下一个 SOF 做出正确的响应． 5 PC 机应用程序 EZUSB 通用驱动程序 GPD（general purpose driver）用来和 EZUSB 外设接口的通用设备驱动 程序为应用程序访问 EZUSB 硬件提供了途径． EZUSB 开 发 包 提 供 了 默 认 的 驱 动 程 序 文 件 EZUSB．SYS ［7］． 对于应用程序而言调用 CreateFile（）来打开 设备并取得访问设备驱动程序的句柄．用户程序 使用函数 DeviceIoControl（）来提交控制码并为 CreateFile（）函数返回的设备句柄设置 I／O 缓冲 区． 连接到主机的 EZUSB 设备GPD 为其创建 一个链接符．调用函数 CreateFile（）实质上就是 获取驱动程序产生的目标设备句柄．EZUSB 开 发包中提供了 I／O 控制码使用这些 I／O 控制码 能非常方便地实现 USB 通讯．当使用快速传输 方式时需要将 IOCTL—EZUSB—START —ISO— STREAMIOCTL—EZUSB—READ—ISO—BUFFER IOCTL—EZUSB—STOP—ISO—STREAM 等控制码 提供给函数 DeviceIoControl（）从而实现开启等 时传输、读取等时传输数据、停止等时传输等 功能． ·888· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第9期