專利名稱：苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片ip核中的控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片I P核中的控制模塊
(一) 技術(shù)領(lǐng)域 本實(shí)用新型一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，該控制模塊
主要控制鏈路的多個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，包括接收到意外錯(cuò)誤的處理。屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
(二) 背景技術(shù) 苛刻環(huán)境嵌入式系統(tǒng)一般是指可以裝載在衛(wèi)星、飛機(jī)或地面上(野外露天、礦井
等苛刻或危險(xiǎn)環(huán)境)的無人值守監(jiān)測控制系統(tǒng)，它具有對(duì)待測目標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行長時(shí)間連續(xù)
監(jiān)測或周期監(jiān)測的功能，用以實(shí)時(shí)獲得待測目標(biāo)空間、時(shí)間和頻譜的動(dòng)態(tài)變化信息，獲取待
測量的統(tǒng)計(jì)分布和預(yù)測其突變的幾率，控制系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)測量結(jié)果對(duì)系統(tǒng)實(shí)施相應(yīng)的控
制。為了適應(yīng)苛刻環(huán)境下的工作條件，這些系統(tǒng)一般都是結(jié)構(gòu)可重組和故障可檢測的、可容
錯(cuò)的綜合系統(tǒng)，與一般嵌入式系統(tǒng)相比具有更高的可靠性與故障容錯(cuò)性。 在空間科學(xué)探測、礦山安全監(jiān)測、無人區(qū)監(jiān)測、環(huán)境污染監(jiān)測等自然災(zāi)害的預(yù)警
系統(tǒng)中，由于被測環(huán)境中存在較強(qiáng)的電磁干擾(雷電等強(qiáng)電磁干擾)、輻射、單粒子事件
(SEU)，所以，使用基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來完成監(jiān)測任務(wù)是相當(dāng)危險(xiǎn)和不可靠的，而
且系統(tǒng)的布控也難以實(shí)現(xiàn)。因此，研究苛刻環(huán)境嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。 如果能夠?qū)⒖馆椪崭咚偻ㄐ判酒璧娜亢诵碾娐?例如微處理器，抗輻照高
速通信IP (Intellectual Property,知識(shí)產(chǎn)權(quán))核模塊、各種控制器與通信接口等)放在同
一芯片上，就可以大幅縮小整個(gè)系統(tǒng)所占的面積，同時(shí)還會(huì)減少外圍驅(qū)動(dòng)接口單元及電路
板間的信號(hào)傳遞，加快微處理器數(shù)據(jù)處理的速度，內(nèi)嵌的線路還可以避免外部電路板上信
號(hào)傳遞所造成的系統(tǒng)干擾。 目前國內(nèi)外僅有少數(shù)幾個(gè)集成電路企業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)抗干擾通信芯片，可以歸納為 以下幾個(gè)特點(diǎn) 參大部分芯片在功能上以全定制的ASIC(Application Specificlntegrated Circuit)芯片為主，速率較低，一般在1Mbps量級(jí)。因而SOC(System On Chip)單芯片、高 速率的設(shè)計(jì)是通信芯片的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 參國外也正在研制抗輻照高速通信SOC單芯片，但片內(nèi)集成的是單片機(jī)，由于單
片機(jī)是IP(Intelligent Propriety)硬核，體系結(jié)構(gòu)不可變，因此這種解決方案的靈活性 差，價(jià)格高。 參國內(nèi)也朝SOC單芯片方向發(fā)展，目前還沒有形成產(chǎn)品，也沒有投入使用。 其中，S0C，即為System On Chip :片上系統(tǒng)(系統(tǒng)級(jí)芯片)，一種結(jié)合了許多功能 模塊和微處理器核心的單芯片電路系統(tǒng)。是一種在結(jié)構(gòu)上以嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，集軟 硬件與一體的系統(tǒng)級(jí)芯片。 而SOPC，即為System On Programmable Chip :片上可編程系統(tǒng)，或者說是基于大 規(guī)模FPGA(Field Programmable Gate Array,即現(xiàn)場可編程門陣列)解決方案的S0C。它 是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、EDA (Electronic DesignAutomation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)和大 規(guī)模集成電路技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物。S0PC技術(shù)的目標(biāo)就是試圖將盡可能大而完善的電子系統(tǒng)，包括嵌入式處理器系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、硬件協(xié)處理器或加速器系統(tǒng)、DSP系統(tǒng)、存儲(chǔ)電路以
及數(shù)字系統(tǒng)等，在單一的FPGA中實(shí)現(xiàn)，使得所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)在其規(guī)模、可靠性、體積、功
耗、功能、性能指標(biāo)、上市周期、開發(fā)成本、產(chǎn)品維護(hù)及其硬件升級(jí)等方面實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。 IP核是具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路芯核的簡稱，其作用是把一組擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電
路設(shè)計(jì)集合在一起，構(gòu)成芯片的基本單位，以供設(shè)計(jì)時(shí)搭積木之用。其實(shí)可以把IP核理解
為一顆ASIC，以前是ASIC做好以后供人家在PCB上使用，現(xiàn)在是IP核做好以后讓人家集成
在更大的芯片里使用。 而在抗干擾的通信芯片中，控制模塊是必不可少的模塊之一，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)通信芯 片中的各個(gè)模塊的控制，提供和產(chǎn)生各個(gè)模塊的主要控制信號(hào)，將直接關(guān)系到通信過程能 否順利進(jìn)行。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的是提供一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模 塊，控制鏈路的多個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，包括接收到意外錯(cuò)誤的處理。該控制模塊控制苛刻環(huán) 境抗輻照高速通信芯片IP核中的模塊之一——發(fā)送模塊發(fā)送NULL、 FCT和其他常字符，同 時(shí)控制發(fā)送模塊和苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的另一模塊——接收模塊的重置。 本實(shí)用新型一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，該控制模塊 包括2個(gè)子模塊，分別為鏈路使能(LinkEnable)模塊和IP核控制器(IPCore—Controller) 模塊。所述的用于產(chǎn)生鏈路時(shí)能信號(hào)的鏈路使能模塊與所述的用于控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之 間轉(zhuǎn)換的IP核控制模塊相連。 這兩個(gè)子模塊共同完成整個(gè)控制模塊的功能，其中鏈路使能模塊為IP核控制器
模塊提供必需的鏈路使能信號(hào)。鏈路使能模塊在外部輸入的三個(gè)控制信號(hào)的作用下生成鏈
路使能信號(hào)，傳輸給IP核控制器模塊來控制其狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。IP核控制器模塊接收鏈路使能
信號(hào)和其他一系列外部輸入信號(hào)，從而生成整個(gè)系統(tǒng)所需的一系列復(fù)位信號(hào)和控制信號(hào)，
傳輸給IP核中的其他模塊。 下面對(duì)2個(gè)子模塊詳細(xì)敘述如下 鏈路使能(LinkEnable)模塊用來產(chǎn)生鏈路使能信號(hào)。在該鏈路使能 (LinkEnable)模塊中，三個(gè)輸入信號(hào)控制鏈路使能信號(hào)鏈路使能(LinkEnable)的產(chǎn)生。只 有在信號(hào)LinkDisable無效，信號(hào)LinkStart和AutoStart至少有一個(gè)有效的情況下，鏈路 使能(LinkEnable)信號(hào)才有效；而其他情況下，鏈路使能(LinkEnable)信號(hào)一直無效。 IP核控制器(IPCore—Controller)模塊用來控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。在 該IP核控制器(IPCore—Controller)模塊中，用有限狀態(tài)機(jī)來控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之間的 轉(zhuǎn)換，其中包括7種狀態(tài)ErrorReset (錯(cuò)誤復(fù)位)，ErrorWait (錯(cuò)誤等待)，Ready (準(zhǔn)備)， Started (開始)，Connecting (連接)，Run (運(yùn)行)和DataSave (數(shù)據(jù)保存)。下面對(duì)各個(gè) 狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行描述。 IP核控制器(IPCore_Controller)模塊初始化后，進(jìn)入ErrorReset狀態(tài)。在該 ErrorReset狀態(tài)下，發(fā)送模塊和接收模塊都會(huì)被復(fù)位。而ErrorReset狀態(tài)在等待了 Tl時(shí) 間后，會(huì)無條件的轉(zhuǎn)移到ErrorWait狀態(tài)。在ErrorWait狀態(tài)下，接收模塊將被使能，而發(fā) 送模塊被復(fù)位。ErrorWait狀態(tài)在等待了 T2時(shí)間后，會(huì)無條件的轉(zhuǎn)移到Ready狀態(tài)；如果
4在ErrorWait狀態(tài)下，斷開錯(cuò)誤被檢測到，那么狀態(tài)機(jī)將會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)。在 Ready狀態(tài)下，接收模塊被使能，同時(shí)發(fā)送模塊被復(fù)位。如果鏈路使能信號(hào)有效，那么狀態(tài) 機(jī)將跳轉(zhuǎn)到Started狀態(tài)；如果斷開錯(cuò)誤被檢測到，那么狀態(tài)機(jī)將會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀 態(tài)。在Started狀態(tài)下，狀態(tài)機(jī)開始和在鏈路另一端的鏈路接口通過發(fā)送一個(gè)或者更多 的NULL來建立一條連接，此時(shí)接收模塊將被使能，發(fā)送模塊發(fā)送NULL。如果有NULL被接 收，那么狀態(tài)機(jī)將跳轉(zhuǎn)到Connecting狀態(tài)；如果有斷開錯(cuò)誤被檢測到，那么狀態(tài)機(jī)將會(huì)跳 轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)；如果等待了時(shí)間T2，還沒有NULL被接收，那么狀態(tài)機(jī)也會(huì)跳轉(zhuǎn)回 ErrorReset狀態(tài)。在Connecting狀態(tài)下，接收模塊和發(fā)送模塊均被使能，發(fā)送FCT。如果 一個(gè)FCT信號(hào)被接收到，那么狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到Run狀態(tài)；如果有斷開錯(cuò)誤被檢測到，或者有 非空字符或FCT被接收，那么狀態(tài)機(jī)將會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)；如果等待了時(shí)間T2，還 沒有FCT被接收，那么狀態(tài)機(jī)也會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)。在Run狀態(tài)下，接收模塊被使 能，同時(shí)發(fā)送模塊可以發(fā)送空字符、FCT或者常字符。如果鏈路接口沒有被使能，或者一個(gè)斷 開錯(cuò)誤，信譽(yù)錯(cuò)誤被檢測到，在Run狀態(tài)下，狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到DataSave狀態(tài)；在沒有錯(cuò)誤發(fā) 生或者鏈路無效時(shí)，鏈路會(huì)一直保持Run狀態(tài)，Run狀態(tài)是正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。在DataSave 狀態(tài)下，鏈路發(fā)生的錯(cuò)誤被記錄分析，當(dāng)前的數(shù)據(jù)被保存。如果當(dāng)前的數(shù)據(jù)能夠被保存，并 且發(fā)生的錯(cuò)誤已經(jīng)被讀取，那么狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到ErrorReset狀態(tài)；否則，鏈路將一直處于 DataSave狀態(tài)下，等待跳轉(zhuǎn)條件的滿足。 本實(shí)用新型一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，其優(yōu)點(diǎn)及功 效在于本實(shí)用新型的控制模塊作為苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中必不可少的模 塊之一，主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)通信芯片中的各個(gè)模塊的控制，提供和產(chǎn)生各個(gè)模塊的主要控制 信號(hào)，以保證通信過程的順利進(jìn)行。在該模塊的設(shè)計(jì)中采用有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法，使得各 個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化清楚明了，并且對(duì)各個(gè)控制信號(hào)的時(shí)序控制嚴(yán)密準(zhǔn)確。

圖1所示為控制模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述。 本實(shí)用新型一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，該控制模塊 包括2個(gè)子模塊，分別為鏈路使能(LinkEnable)模塊和IP核控制器(IPCore—Controller) 模塊，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。 LinkEnable模塊用來產(chǎn)生鏈路使能信號(hào)。在該LinkEnable模塊中，三個(gè)輸入信 號(hào)控制鏈路使能信號(hào)LinkEnable的產(chǎn)生。如果信號(hào)LinkDisable為"1 "，那么無論信號(hào) LinkStart和AutoStart為任何值，信號(hào)LinkEnable都為"0";如果信號(hào)LinkEnable為 "0"，信號(hào)LinkStart為"1"，則信號(hào)LinkEnable為"1";如果信號(hào)LinkEnable為"0"，信 號(hào)AutoStart為"l"，則信號(hào)LinkEnable也為"l";如果信號(hào)LinkEnable為"0"，同時(shí)信號(hào) LinkStart和AutoStart也均為"0"，則信號(hào)LinkEnable都為"0"。 IPCore_Controller模塊用來控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。在該IPCore_ Controller模塊中，用有限狀態(tài)機(jī)來控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，其中包括7種狀 態(tài)ErrorReset(錯(cuò)誤復(fù)位)，ErrorWait (錯(cuò)誤等待)，Ready (準(zhǔn)備)，Started (開始)， Connecting (連接)，Run (運(yùn)行)和DataSave (數(shù)據(jù)保存)。下面對(duì)各個(gè)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行描述。 IPCore—Controller模塊初始化后，進(jìn)入ErrorReset狀態(tài)。在該ErrorReset狀態(tài) 下，RX_Reset、TX_Reset和FIF0_Reset均為"1 "。在ErrorReset狀態(tài)下，如果信號(hào)AfterTl 為"1 "，狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到ErrorWait狀態(tài)。在ErrorWait狀態(tài)下，信號(hào)RX_Reset為"0"，而 信號(hào)TX_Reset為"1"，信號(hào)FIF0_Reset為"1"。在ErrorWait狀態(tài)下，如果信號(hào)AfterT2 為"l"，狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到Ready狀態(tài)；如果信號(hào)DisconnectionError為"1 "，那么狀態(tài)機(jī) 將會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)。在Ready狀態(tài)下，信號(hào)RX_Reset為"0"，信號(hào)TX_Reset為 "1 "，信號(hào)FIF0_Reset為"1 "。如果信號(hào)LinkEnable為"1 "，那么狀態(tài)機(jī)將跳轉(zhuǎn)到Started 狀態(tài)；如果信號(hào)DisconnectionError為"1 "，那么狀態(tài)機(jī)將會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)。在 Started狀態(tài)下，信號(hào)RX_Reset和TX_Reset均為"O"，信號(hào)FIF0_Reset為"l"，信號(hào)Send 為"000"。如果FirstNull—gone為"l"，那么狀態(tài)機(jī)將跳轉(zhuǎn)到Connecting狀態(tài)；如果信號(hào) DisconnectionError為"1"，那么狀態(tài)機(jī)將會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)；如果信號(hào)AfterT2 為"l"，那么狀態(tài)機(jī)也會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)。在Connecting狀態(tài)下，信號(hào)RX_Reset和 TX_Reset均為"O"，信號(hào)FIFO—Reset為"l"，信號(hào)Send為"101"，信號(hào)FCT_Valid為"1"。 如果信號(hào)got為"100"，那么狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到Run狀態(tài)；如果信號(hào)DisconnectionError為 "l"，或者信號(hào)got不是"000"或"100"，那么狀態(tài)機(jī)將會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)；如果信號(hào) AfterT2為"1 "，那么狀態(tài)機(jī)也會(huì)跳轉(zhuǎn)回ErrorReset狀態(tài)。在Run狀態(tài)下，信號(hào)RX_Reset和 TX_Reset均為"O"，F(xiàn)IFO—Reset也為"0"，信號(hào)FCT_Valid為"1"。如果信號(hào)LinkEnable為 "0，，，或者DisconnectionError為"1 ，，，或者CreditError為"1 ，，，狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到DataS證 狀態(tài)；否則，鏈路會(huì)一直保持Run狀態(tài)。在DataSave狀態(tài)下，RX—Reset為"0"， TX_Reset為 "1 "， FIF0_Reset為"0"。如果信號(hào)FIF0_Empty為"1 "，并且信號(hào)ErrorReadDone為"1 "，那 么狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)移到ErrorReset狀態(tài)；否則，鏈路將一直處于DataSave狀態(tài)下，等待跳轉(zhuǎn)條 件的滿足。
權(quán)利要求一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，其特征在于一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，該控制模塊包括2個(gè)子模塊，分別為鏈路使能模塊和IP核控制模塊所述的用于產(chǎn)生鏈路時(shí)能信號(hào)的鏈路使能模塊與所述的用于控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的IP核控制模塊相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，其特征在 于所述的鏈路的各個(gè)狀態(tài)包括7種，具體為錯(cuò)誤復(fù)位，錯(cuò)誤等待，準(zhǔn)備，開始，連接，運(yùn)行和數(shù)據(jù)保存。
專利摘要本實(shí)用新型一種苛刻環(huán)境抗輻照高速通信芯片IP核中的控制模塊，包括2個(gè)子模塊，分別為LinkEnable模塊和IPCore_Controller模塊LinkEnable模塊用來產(chǎn)生鏈路使能信號(hào)，只有在信號(hào)LinkDisable無效，信號(hào)LinkStart和AutoStart至少有一個(gè)有效的情況下，LinkEnable信號(hào)才有效；IPCore_Controller模塊用來控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，在該IPCore_Controller模塊中，用有限狀態(tài)機(jī)來控制鏈路在各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，其中包括7種狀態(tài)ErrorReset，ErrorWait，Ready，Started，Connecting，Run和DataSave。
文檔編號(hào)G06F11/00GK201489514SQ200920172999
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者萬瑪寧, 關(guān)永, 劉永梅, 尚媛園, 張偉功, 張健, 張 杰, 朱虹, 毛春靜, 趙冬生, 陳金強(qiáng) 申請(qǐng)人:首都師范大學(xué)