文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于FPGA开发的CPCI总线多功能卡及WDM驱动程序设计与实现
姓名:方明
申请学位级别:硕士
专业:电子与通信工程
指导教师:周玲玲;林建中
20090901
上海交通大学工程硕士学位论文摘要
基于 FPGA 开发的 CPCI 总线多功能卡及 WDM 驱动程序设计与实现
摘要
随着集成电路设计方法的迅速发展,基于 IP(Intellectual Property)核
的电路设计方法正广泛应用到各类通信接口电路设计中,该方法不仅能提
高设计效率、缩短产品的设计周期,而且所建立的 IP 库能为今后的设计降
低成本。采用 pact ponent Interface)总线的通信板
卡被广泛地应用在军事、工业控制、电信等领域。它兼容 PCI 总线,且具
有传输速度快、可靠性高、兼容性好等特点,但是基于 CPCI 总线的通用串
行通信接口卡,大多采用国外的芯片,昂贵的价格导致设计成本很高,关
键是缺乏自主知识产权。本论文所进行的基于 FPGA 开发的 CPCI 总线多功
能卡及 WDM 驱动程序设计属于自主研发,因而具有现实意义和实际应用价
值。
论文首先对 CPCI 总线协议以及 UART 数据传输格式及两个软核的功能
和结构进行深入的分析,详细讨论了各功能模块的设计与实现方法;并在
PCI 软核设计中考虑可靠的代码设计,为了解决 PCI 接口与用户接口之间的
不同时钟域之间数据的传输,提出了采用改进型格雷码指针方式和同步器
并用的设计方法实现异步 FIFO。另外,在 UART 的动态扩展电路中提出了一
种即节省中断资源又保持实时性和高可靠性的中断管理机制;接着利用
I
上海交通大学工程硕士学位论文摘要
QuartusII 工具分别对两个软核进行了功能仿真以及两个软核综合之后的
时序仿真,并通过实现 PCI 总线多端口通用串行通信卡的硬件电路设计,
采用逻辑分析工具 SignalTap II 对验证板进行了验证,仿真和验证结果都
表明所设计的两个软核分别符合 PCI 总线规范 版本和 UART 数据传输
协议;另外,讨论了在验证板 PCB 布线中的关键问题;最后,对使用 WDM
技术开发设备驱动程序进行了论述,开发了在 Windows2000 下具有即插即
用的 PCI 总线的多串口卡驱动程序,并编写了相应的应用程序对其进行测
试。
测试结果表明该通信卡能被 PC 机识别并得到分配资源空间,同时在
设备管理器中枚举出多个串口。通过应用程序的连续测试,显示数据传输
正确且系统硬件电路和驱动程序工作正常,从而进一步证明了本文设计的
两个软核是可用的,通过复用软核的方法实现多串口的动态扩展是可行的。
基于 FPGA 实现的 PCI 总线接口 IP 核和 UART 核而设计的通信卡具有
很好的灵活性和核的可移植性,该设计方法在相关集成电路设计领域具用
较好的参考和应用价值。
关键词:兼容的外围设备互连总线,现场可编程阵列,知识产权核,通用
异步收发器,设备驱动
II
上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT
MULTIPLE FUNCTIONS CARD OF CPCI BUS BASED ON
FPGA AND WDM DRIVER DESIGN & IMPLEMENTATION
ABSTRACT
With the development of integrate circuit design, the circuit design based
on intellectual property(IP) Core has been applied to the series of
communication interface circuit. It makes design process e more effective
in this way and reduces the period of design. Meanwhile, it can reduce the cost
of design after IP library has been constructed. A lot munication cards
based on CPCI bus are used in many fields such as military, industry control and
. CPCI bus is pact PCI bus and holds the feature