1394总线接口设计与实现范文

摘要：

IEEE1394总线是一种高性能的串行总线标准，与传统总线相比，具有传输速率高、可靠性高、物理设计小、节点自动配置、支持等时和异步传输等特点，已成为军用电子系统信息传输的主要方式之一。文章结合一个PCI转1394总线通信系统应用实例，分析了1394总线接口硬件和软件设计中的一些问题，从器件选择、PCI总线配置、OHCI协议等问题上提出了解决方法。

关键词：

1394总线；OHCI协议；DMA传输方式

本系统以MPC8280为核心处理器，通过PCI总线访问TSB43AB23，实现1394总线通信。

一、PCI转1394总线验证板的设计

1.原理概述1394总线功能电路原理框图如图1所示。CPU对1394总线的访问完全通过PCI端口操作TSB43AB23芯片来完成。

2.主要芯片TSB43AB23简介TSB43AB23是TI公司的兼容OHCI技术规范的，集成IEEE-1394a链路控制器和物理层（PHY）的器件,具有业界最低功耗。TSB43AB23的PCI接口可直接连接本地PCI总线物理接口（2.2标准）。TSB43AB23的物理层时钟仅需外接一个的24.576MHz晶振，也可以连接24.576MHz的时钟信号。TSB43AB23内部的锁相环将24.576MHz倍频，产生393.216MHz的时钟参考信号，分频可得到内部所需的各种时钟。用内部48.152MHz的时钟信号同步锁存接收数据包。发送数据时，数据的48.152Mhz同步时钟由内部锁相环提供。编码完成的串行数据，传送速率可为98.304Mb/s、196Mb/s或393.216Mb/s。数据差分信号在双绞线B上传送，控制差分信号在双绞线A上传送。数据接收时，关闭发送器，开启接收器。接收到的信号，可以恢复为接收时钟和串行数据，由内部锁相环的48.152MHz的时钟信号将接收到的串行数据同步锁存。TPA和TPB线缆接口电路，通过差分比较器，对线缆的状态进行检测，检测的结果可用于内部逻辑的仲裁。TPA通道通过检测输入电缆的共模电压，可得出下一个数据包的传输速率。

二、设计要点

1.DMA控制器1394数据传输采用DMA方式，共支持7种不同的类型，每种类型的DMA都有保留的寄存器空间。异步发送DMA具有以下四种命令描述符：OUTPUT_MORE、OUTPUT_MORE_Immediate、OUTPUT_LAST和OUTPUT_LAST_Immediate。OUTPUT_MORE定义需传输的数据在主机内存空间中的地址,OUTPUT_LAST定义了下一个描述符的起始地址，OUTPUT_MORE_Immediate和OUTPUT_LAST_Immediate包含了1394数据包头信息。一个描述符块的组成有两种形式：1个单独的OUTPUT_LAST_Immediate或者由1个OUTPUT_MORE-Immediate、0-5个OUTPUT_MORE、1个OUTPUT_LAST组成。OHCI协议中定义了寄存器ContextControl、CommandPtr。CommandPtr寄存器的内容是一个指针，指向要发送的DMA的首个描述符块。如图2所示，descriptorAddress是首个描述符块的起始地址的高28位，Z是描述符块中的命令描述符的个数。ContextControl寄存器的定义如图3所示。在run、active和dead位均为‘0’的情况下，可向CommandPtr寄存器中写入关于描述符块的正确数据。然后，将run位置为‘1’，主机控制器即开始处理CommandPtr寄存器中的描述符块。主机在处理过程中，会自动将active位置为‘1’，并在处理结束后自动清零。wake为‘1’表示正在处理描述符，主机在获得一个描述符之后自动将该位置0。所以可以通过active位知道主机是否处理完成。处理过程中一旦遇到错误，主机会将dead位置为‘1’。如果run被置为‘0’，dead也会自动清零。spd为数据包的传输速率。最终，处理完成后，无论正确与否，主机控制器都会在ContextControl寄存器的最末5位中填入包处理事件代码。

2.1394数据接收和发送数据发送时，我们使用两个描述符块组成一个关联，每一个描述符块由一个OUTPUT_MORE_Immediate和一个OUTPUT_LAST组成。第一个描述符块OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第二个描述符块，第二个描述符块OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第一个描述符块，形成一个环形链表。初始化时，按照数据格式要求填写两个描述符块，两个描述符块可以共用一个发送缓冲区，但不指定OUTPUT_LAST中下一个描述符块的地址。第一次发送数据使用第一个描述符块，填写发送缓冲区数据和发送数据长度后，将ContextControl的RUN位置1，并将OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第二个描述符块，可以通过中断寄存器判断数据是否发送成功。第二次发送数据使用第二个描述符块，填写发送缓冲区数据和发送数据长度后，将ContextControl的WAKE位置1，并将OUTPUT_LAST中下一个描述符块地址指向第一个描述符块，同样可以通过中断寄存器判断数据是否发送成功。除了第一次发送数据需要将RUN位置1外，以后的发送数据都只需要将WAKE置1，让控制器处理新增的描述符块。

数据接收时，也使用两个描述符块组成一个关联，每个描述符块只需一个INPUT_MORE。第一个描述符块中下一个描述符块地址指向第二个描述符块，第二个描述符块中下一个描述符快地址指向第一个描述符块。初始化时按数据格式要求填写两个描述符块，指定下一个描述符块地址，每个描述符块有独立的数据接收存储缓冲区。与发送不同的是，只有接收存储缓冲区满了以后，才会使用下一个描述符块中的接收缓冲区，而且在初始化中ContextControl中RUN位置1后，就不需要对控制器进行任何配置了。需要注意的是数据接收存储的位置不是从存储区基址开始的，而是接着上次数据存储的位置往后排，所以在接收中断到来之后，数据的取出需要做相应的处理。

三、结语

1394总线具有诸多优点，已成为军用电子系统信息传输的主要方式之一。目前，1394技术广泛应用于视频数据传输中。1394总线在大容量存储器以及网络互连等方面也有广阔的应用前景。在我们的实际工作中，各个系统、功能模块之间的需要交换和备份的数据量越来越大，因此对传输速率的要求也越来越高。所以，1394总线具有很强的实用性。

参考文献：

[1]IEEE1394-1995,IEEEStandardforaHighPerformanceSerialBus[S].1994.

[2]张大朴.IEEE1394协议及接口设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

[3]李世平.IEEE-1394(FireWire)系统原理与应用技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

[4]李肇庆.IEEE1394接口技术[M].北京:国防工业出版社,2004.

作者：常晨晨 曹峰 张锋 高颖 单位：苏州长风航空电子有限公司