一種空間相機的數據通信系統設計

在編寫(xiě)讀寫(xiě)模塊時(shí)，需注意雙向總線(xiàn)的編寫(xiě)技巧。雙向口最好在頂層定義，否則模塊綜合時(shí)容易出錯。

3.3 INOUT雙向端口

芯片外部引腳很多都使用inout類(lèi)型的，目的是節省管腳，即一個(gè)端口同時(shí)做輸入和輸出。inout 在具體實(shí)現上一般用三態(tài)門(mén)來(lái)實(shí)現。三態(tài)門(mén)的第三個(gè)狀態(tài)就是高阻“Z”。 當inout端口不輸出時(shí)，將三態(tài)門(mén)置為高阻。這樣信號就不會(huì )因為兩端同時(shí)輸出而出錯了。本設計中地址數據復用的ADDR為8位雙向端口，使用時(shí)可以寫(xiě)為：

inout ADDR;

wire [7:0] ADDR;

wire [7:0] input_of_ADDR;

wire [7:0] output_of_ADDR;

wire en;

assign ADDR = (en==1)?output_of_ADDR:8'hzz ;

assign input_of_ADDR = ADDR;

可見(jiàn)，此時(shí)input_of_ADDR和output_of_ADDR就可以當作普通信號使用了。對于雙向端口的測試用例如下：

wire [7:0] ADDR;

reg link;

reg [7:0] data_in_t;

assign ADDR=link?data_in_t:8'hzz;

對于有inout(雙向)端口的verilog程序設計，需要注意幾點(diǎn):(1)對于inout端口，要定義一個(gè)與之相連的“映像寄存器”。當inout端口作為輸出端口時(shí)，將兩者連通;而當inout端口不作為輸出端口時(shí)，要給i~t端口賦高阻態(tài)來(lái)斷開(kāi)與“映像寄存器”的連接。(2)在實(shí)例化含inout(雙向)端口的模塊時(shí)，與inout端口相連的只能是一個(gè)wire類(lèi)型的變量。(3)不論是模塊設計還是仿真， 由于inout端口兼有輸人端口和輸出端口的功能，所以必須分別指定當inout端口作為輸人端口(輸出端口)時(shí)，它與其他單元的連接情況和需要完成的操作。

4 實(shí)驗結果

在FPGA中利用Verilog編程產(chǎn)生SJA1000的片選信號CS，地址鎖存信號ALE，讀寫(xiě)信號RD、WR。這些控制信號共同驅動(dòng)SJA1000進(jìn)行數據接收發(fā)送，同時(shí)產(chǎn)生OE0、OE1、DIR0、DIR1，來(lái)控制雙向總線(xiàn)收發(fā)器。設計選取的是Xilinx公司Virtex系列的芯片，邏輯開(kāi)發(fā)在ISE平臺上進(jìn)行。在FPGA的調試階段，使用Xilinx提供的在線(xiàn)邏輯分析儀ChipScope pro來(lái)在線(xiàn)觀(guān)察FPGA設計內部信號的波形，它比傳統的邏輯分析儀更方便。圖5就是在線(xiàn)進(jìn)行數據傳送時(shí)的波形。

在本文空間相機通信系統的設計中，放棄了傳統的基于單片機的方法，而采用以FPGA為核心控制單元，代替單片機及其外圍芯片電路。通過(guò)設計整個(gè)空間相機通信系統的硬件電路,并利用Verilog硬件語(yǔ)言描述通信流程，快速準確地實(shí)現了相機數據的通信功能。在軟硬件的聯(lián)調和驗證時(shí)，利用chipscope在線(xiàn)邏輯儀功能，方便準確地實(shí)現了預期目的。