Cpci總線和isa總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種適用于鐵道車輛CPU與車輛總線MVB設(shè)備之間通訊的CPCI總線和ISA總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ISA 總線(Industry Standard Architecture,工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu))是 IBM 公司為PC制定的總線標(biāo)準(zhǔn)，ISA總線的時(shí)鐘頻率是8MHZ，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罡邆鬏斔俾适?6M/S ；ISA總線的傳輸速率低、占用大量CPU資源。隨著總線技術(shù)的發(fā)展，ISA總線逐漸被高速CPCI總線取代。
[0003]CPCI (Compact Peripheral Component Interconnect)總線，是國(guó)際工業(yè)計(jì)算機(jī)制造者聯(lián)合會(huì)在上世紀(jì)提出的一種高速總線接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；它以標(biāo)準(zhǔn)PCI總線電氣接口規(guī)范為基礎(chǔ)，工業(yè)用高開(kāi)放性、高可靠性總線，它的總線時(shí)鐘頻率可以達(dá)到66MHZ。
[0004]ISA總線具有很好的兼容性，多年的技術(shù)積累，ISA總線的成熟產(chǎn)品大量存在。由于CPCI總線的可熱插拔、高開(kāi)放性、高可靠性和高傳輸速率，在鐵道車輛牽引控制器中被廣泛應(yīng)用。但是鐵道車輛的MVB通信設(shè)備還大量應(yīng)用ISA總線接口，在高速CPCI總線和慢速ISA總線間穩(wěn)定、可靠的通信，為設(shè)備間通信提供CPCI總線ISA總線轉(zhuǎn)換器是廣大鐵道車輛研發(fā)人員所面臨的問(wèn)題。
[0005]設(shè)計(jì)高速CPCI總線和慢速ISA總線間穩(wěn)定、可靠通信的關(guān)鍵技術(shù)就是設(shè)計(jì)CPCI總線的局部接口去匹配ISA總線接口。目前應(yīng)用最廣泛的實(shí)現(xiàn)方案是使用PLX公司和AMCC公司生產(chǎn)的專用橋片進(jìn)行轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)CPCI總線設(shè)備和ISA總線設(shè)備的通信。橋片的總線模式都提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ISA總線接口，將橋片上的ISA總線接口和設(shè)備上的ISA總線接口直連；使用 EEPROM(ElectricalIy Erasable Programmable Read-Only Memory)帶電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)橋片配置信息；當(dāng)然還需要一個(gè)微控制器，提供ISA總線時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)ISA總線的地址、控制信號(hào)和CPCI總線接口的匹配。具體實(shí)現(xiàn)硬件架構(gòu)如圖1所示。使用這種設(shè)計(jì)構(gòu)架，給研發(fā)人員一種偷懶的借口，不需要對(duì)CPCI接口規(guī)范有深入了解，這不利于對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的維護(hù)和對(duì)后續(xù)產(chǎn)品的研發(fā)；更糟糕的是用戶受限于硬件橋片，不能根據(jù)自己的想法去控制CPCI總線時(shí)序。而且這給硬件設(shè)計(jì)人員增加了負(fù)擔(dān)，相當(dāng)于額外設(shè)計(jì)一個(gè)CPCI總線轉(zhuǎn)ISA總線的接口板卡，增加了設(shè)計(jì)成本；并且大部分用戶只是使用了橋片的部分轉(zhuǎn)接功能，這造成大量的資源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種CPCI總線和ISA總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中CPU上的CPCI總線和MVB設(shè)備上的ISA總線無(wú)法直接通訊的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]由于當(dāng)前列車牽引控制器中主控單元CPU設(shè)備和控制板之間使用標(biāo)準(zhǔn)CPCI總線進(jìn)行通訊，主控單元CPU設(shè)備和控制板上具有ISA總線接口的MVB設(shè)備要進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，為節(jié)省板卡面積、提高性價(jià)比和設(shè)計(jì)靈活性，設(shè)計(jì)一種CPCI總線和ISA總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的組成包括CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊、ISA總線接口時(shí)序模塊、CPCI總線匹配ISA總線時(shí)序接口模塊和時(shí)鐘管理模塊。
[0009]所述CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊通過(guò)地址與數(shù)據(jù)信號(hào)AD【31:0】、命令/字節(jié)使能信號(hào)C/BE【3:0】、從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)TRDY、停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP、幀周期信號(hào)FRAME和主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)IRDY與局部CPCI總線進(jìn)行通訊；
[0010]所述ISA總線接口時(shí)序模塊通過(guò)數(shù)據(jù)使能信號(hào)S_DATA_VLD、地址使能信號(hào)ADDR_VLD、讀使能信號(hào)barx_rd、寫(xiě)使能信號(hào)barx_wr、字節(jié)使能信號(hào)S_CBE、數(shù)據(jù)信號(hào)D【31:0】和地址信號(hào)A【31:0】與所述CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊進(jìn)行通訊；
[0011]所述ISA總線接口時(shí)序模塊通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)SD、地址信號(hào)SA、讀/寫(xiě)1設(shè)備信號(hào)10W/10R、讀/寫(xiě)MEMORY設(shè)備信號(hào)MEMR/MEMW、地址鎖存信號(hào)BALE與局部ISA總線進(jìn)行通訊；
[0012]所述CPCI總線匹配ISA總線時(shí)序接口模塊通過(guò)打斷重連信號(hào)USER_ST0P與所述CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊進(jìn)行通訊；
[0013]所述時(shí)鐘管理模塊為所述CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊、所述ISA總線接口時(shí)序模塊和所述CPCI總線匹配ISA總線時(shí)序接口模塊提供工作時(shí)鐘。
[0014]優(yōu)選的是，所述CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊與局部CPCI總線進(jìn)行通訊時(shí)，當(dāng)CPCI總線以1方式訪問(wèn)時(shí)，在CPCI總線讀/寫(xiě)操作中插入等待信號(hào)S_WAIT，對(duì)CPCI總線的從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)TRDY進(jìn)行控制。
[0015]優(yōu)選的是，所述CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊與局部CPCI總線進(jìn)行通訊時(shí)，當(dāng)CPCI總線以MEMROY方式訪問(wèn)時(shí)，在CPCI總線讀/寫(xiě)操作中插入停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP，并通過(guò)所述打斷重連信號(hào)USER_ST0P打斷停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為:
[0017]I)操作方便，該CPCI總線和ISA總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器是基于FPGA實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)換橋片，無(wú)需更改牽引控制器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)其它設(shè)備；
[0018]2)靈活性強(qiáng)，可根據(jù)需求設(shè)計(jì)CPCI總線和ISA總線的轉(zhuǎn)換時(shí)序，實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)換功能；
[0019]3)功能多，支持ISA總線的8位或16位數(shù)據(jù)寬度，支持CPCI總線設(shè)備對(duì)ISA總線設(shè)備的1操作方式或MEMORY操作方式。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為CPCI總線和ISA總線傳統(tǒng)通訊方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為T(mén)RDY、STOP、FRAME和IRDY的具體時(shí)序圖；
[0023]圖4為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器10讀訪問(wèn)局部時(shí)序圖；
[0024]圖5為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器訪問(wèn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]實(shí)施例1
[0027]CPCI總線和ISA總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，用于實(shí)現(xiàn)具備CPCI總線接口的主控設(shè)備和具備ISA總線接口的MVB設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通訊。該協(xié)議轉(zhuǎn)換器主要由4個(gè)模塊組成，分別為CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊、ISA總線接口時(shí)序模塊、CPCI總線匹配ISA總線時(shí)序接口模塊和時(shí)鐘管理模塊。
[0028]CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊主要完成對(duì)CPCI總線的訪問(wèn)空間10/MEM0RY進(jìn)行配置、CPCI總線的讀寫(xiě)訪問(wèn)控制、地址譯碼和命令譯碼。局部CPCI總線與CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊之間的接口連接如圖2所示。兩者之間的主要信號(hào)包括:地址與數(shù)據(jù)信號(hào)AD【31:0】、命令/字節(jié)使能信號(hào)C/BE【3:0】、從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)TRDY、停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP、幀周期信號(hào)FRAME和主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)IRDY。
[0029]對(duì)于停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP:由于CPCI總線是高速設(shè)備而ISA總線是慢速設(shè)備，且CPCI總線的讀/寫(xiě)操作時(shí)間是很快的，與CPCI總線直接通訊的MVB設(shè)備根本反應(yīng)不過(guò)來(lái)，數(shù)據(jù)包丟失嚴(yán)重。當(dāng)CPCI總線以1方式訪問(wèn)時(shí)，在CPCI總線讀/寫(xiě)操作中插入等待信號(hào)S_WAIT，對(duì)CPCI總線的從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)TRDY進(jìn)行控制；當(dāng)CPCI總線以MEMROY方式訪問(wèn)時(shí)，在CPCI總線讀/寫(xiě)操作中插入停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP，在MEMROY設(shè)備本次操作未完成之前，CPCI總線一直處于被打斷重連的狀態(tài)，CPCI總線一直請(qǐng)求當(dāng)前的讀/寫(xiě)操作，直到當(dāng)前一次操作中不插入停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP，CPCI總線才會(huì)發(fā)起下一次讀/寫(xiě)訪問(wèn)。停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP由從設(shè)備發(fā)出，當(dāng)停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP有效時(shí)表示從設(shè)備請(qǐng)求主設(shè)備終止當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳送。圖3為從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)TRDY、停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)STOP、幀周期信號(hào)FRAME和主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)IRDY的具體時(shí)序圖。
[0030]CPCI局部總線接口擴(kuò)展時(shí)序模塊與ISA總線接口時(shí)序模塊的接口連接如圖2所示。兩者之間的主要信號(hào)包括數(shù)據(jù)使能信號(hào)S_DATA_VLD、地址使能信號(hào)ADDR_