IEEE1394串行總線物理鏈路層接口的設(shè)計與驗證.pdf

1、從計算機的誕生開始，計算機的總線技術(shù)便開始經(jīng)歷一個相對漫長的發(fā)展過程。早期階段，串行總線方式由于其在速度方面的劣勢一直不被人們認(rèn)可。而IEEE1394技術(shù)自產(chǎn)生以來，以其較低的延遲、點對點的傳輸方式以及對等時數(shù)據(jù)傳輸模式的支持等優(yōu)勢，引起了人們的注意。之后，IEEE1394串行總線標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過不斷地改進和完善，同時具備了傳輸速度快以及帶寬穩(wěn)定的優(yōu)良性能，從最初僅僅在多媒體領(lǐng)域的應(yīng)用，作為與視頻傳輸設(shè)備進行互連的一個重要接口技術(shù)，到現(xiàn)如今已能

2、夠應(yīng)用在對總線的實時性與可靠性要求較高的航電系統(tǒng)中，并開始更加廣泛的應(yīng)用于數(shù)字媒體設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)互連中。
　　本文研究的物理層（PHY）與鏈路層（Link）接口模塊部分是IEEE1394物理層的組成部分，它提供了一個供物理層控制邏輯與鏈路層控制邏輯進行相互訪問以及數(shù)據(jù)交互的接口。此模塊主要負(fù)責(zé)解碼來自鏈路層的串行請求，同步來自鏈路層數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)并處理其格式，處理并傳輸物理層接收到的數(shù)據(jù)包到鏈路層，以及對接口復(fù)位、禁止、初始化以及

3、LinkOn等實時狀態(tài)的描述指示。根據(jù)外部輸入的不同，鏈路層有不同的工作模式，因此接口的工作模式也分為了Alpha模式和Beta模式兩種。兩種工作模式的基本功能大致相同，只有在接口工作時鐘、狀態(tài)傳輸模式、發(fā)送速度模式以及級聯(lián)方式等方面有細(xì)微的差別。本文對兩種模式下的PHY-Link接口模塊的工作特性分別進行了分析和研究。
　　本論文基于對IEEE1394b-2002串行總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的理解和分析，首先對IEEE1394的協(xié)議結(jié)構(gòu)以及

4、基本特征進行簡要的闡述，并且詳細(xì)介紹了IEEE1394物理層結(jié)構(gòu)中的各個模塊功能以及相互之間的聯(lián)系。接著著重對PHY-Link接口模塊的工作原理進行了解析，提出接口模塊的設(shè)計劃分以及設(shè)計方案，完成了IEEE1394的PHY-Link接口模塊IP核的設(shè)計，使之不僅實現(xiàn)了傳統(tǒng)1394設(shè)計中PHY-Link接口的基本功能，同時在傳輸?shù)奶厥馇闆r以及接口狀態(tài)的變化上進行了恰當(dāng)?shù)奶幚恚岣吡藗鬏數(shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。隨后，根據(jù) PHY-Link接口的功

5、能以及驗證規(guī)范，搭建了虛擬驗證平臺，通過NC-Verilog的仿真驗證工具對設(shè)計的接口模塊IP核的功能點進行仿真驗證。之后，又對所設(shè)計的IP核的數(shù)字部分進行了FPGA原型驗證，為此專門設(shè)計了一個可以應(yīng)用于FPGA平臺上的鏈路層模型，在其基礎(chǔ)上對PHY-Link接口的功能進行基于FPGA平臺的仿真驗證，最后通過主機分析測試來觀察結(jié)果是否滿足要求。
　　從虛擬平臺以及FPGA平臺的仿真結(jié)果來看，本課題設(shè)計的PHY-Link接口的IP核