SoC技術(shù)在FC芯片設計中的應用

數據收發(fā)緩沖區的定義

數據緩沖區TX-FIFO、RX-FIFO的定義如表2所示：途中發(fā)送緩沖區是33位，低32位是發(fā)送的數據，第32位用于表示當前碼字是否為有序集碼。接收緩沖區是36位，低32位是接收到的數據，高位部分保存FC-2幀的CRC校驗結果、8b/10b碼的譯碼校驗等信息。

5.1 功能概述

FC芯片中有兩路“FC幀收發(fā)模塊及其數據緩沖器”，它們實(shí)現FC-2層協(xié)議中的幀打包、開(kāi)包。它是整個(gè)系統的軟硬件交會(huì )點(diǎn)，是整個(gè)系統的核心，其關(guān)鍵在于制定相關(guān)的設計規則。

5.2 數據緩沖區的使用規則

根據多路總線(xiàn)并行工作的原則，設置四塊獨立的數據緩沖區，采用雙口RAM，用于在CPU和幀收發(fā)器之間交換數據。收發(fā)數據緩沖區的使用規則如下：

（1）發(fā)送緩沖區TXBUF。根據圖3所示的FC-2幀格式，該緩沖區用于存放幀頭和有效數據。前24個(gè)字節是固定存放幀頭的幀頭區，后面是有效數據區。發(fā)送時(shí)，模塊TXF-CTL從幀頭區取幀頭信息發(fā)送，根據寄存器中發(fā)送起始地址（TXOFFSET）和發(fā)送個(gè)數（TXCOUNT）的值從TXBUF中連續取數據發(fā)送。這里，只設置1個(gè)幀頭區，是考慮到在“序列”中幀頭具有相關(guān)性，同時(shí)1個(gè)幀頭區不存在多個(gè)區域的切換，簡(jiǎn)化了硬件實(shí)現。

（2）接收緩沖區 RXBUF。該緩沖區采用循環(huán)隊列的方式，由模塊RXF-CTL順序寫(xiě)入數據，數據的存儲順序如圖3所示的FC-2幀格式。在完成1幀數據接收后，模塊 RXF-CTL要在寄存器中表明當前幀在RXBUF中的接收起始地址（RXOFFSET）和接收到的個(gè)數（RXCOUNT）。CPU讀取寄存器 RXCOUNT后，該寄存器自動(dòng)清零。上述使用規則是整個(gè)系統進(jìn)行SoC設計的要點(diǎn)。

工作過(guò)程

數據的發(fā)送過(guò)程發(fā)送：

（1）CMD_RESET。模塊TXF-CTL復位，進(jìn)入空閑態(tài)。

（2）CMD_TEST：由CPU直接控制數據的發(fā)送，模塊TXF-CTL進(jìn)入空閑態(tài)。

（3）CMD_START_TX1：在空閑態(tài)并且CMD_TEST和CMD_START_TX2都無(wú)效時(shí)，進(jìn)入按幀發(fā)送數據的狀態(tài)，模塊TXF-CTL發(fā)出SENDING信號。模塊TXF- CTL先向FC發(fā)送通道的TX-FIFO發(fā)送有序集碼lDLE（K28.5D21.4D21.5D21.5）；根據SOF碼型寄存器發(fā)送相應的SOF；然后從TXBUF的幀頭區取數據依次發(fā)送；以后，如果數據從TXBUF取，則根據寄存器發(fā)送起始地址（TXOFFSET）和發(fā)送個(gè)數（TXCOUNT）從 TXBUF中取出對應的數據發(fā)送；發(fā)送完有效數據后，再根據EOF碼型寄存器發(fā)送相應的EOF；最后再發(fā)一個(gè)有序集碼 IDLE（K28.5D21.4D21.5D21.5）。一幀數據發(fā)完后，將SENDING信號清零，CMD_START_TX1清零，發(fā)中斷信號 INTTXi，然后回到空閑態(tài)。發(fā)送過(guò)程只有CMD_RESET可以中斷。

（4）如果數據來(lái)在ULP-FIFO，則讀發(fā)送個(gè)數（TXCOUNT），從ULP-FIFO中取數發(fā)送，若發(fā)送個(gè)數（TXCOUNT）大于FC-2幀規定的長(cháng)度，則按2112字節的長(cháng)度分多幀發(fā)送，每幀完畢，自動(dòng)修改幀頭中的幀記數值，并且自動(dòng)選擇相應的SOF和EOF定界符；若發(fā)送的過(guò)程中ULP-FIFO空，則自動(dòng)結束這一幀的發(fā)送，并啟動(dòng)超時(shí)定時(shí)器，等待ULP-FIFO中的數據。當發(fā)送個(gè)數（TXCOUNT）規定的數據發(fā)完后，或者超時(shí)，則將SENDING信號清零，CMD_START_TX1 清零，發(fā)中斷信號INTTXi，然后回到空閑態(tài)。發(fā)送過(guò)程只有CMD_RESET可以中斷。

（5）CMD_START_TX2：在空閑態(tài)當CMD_START_TX2有效時(shí)，模塊TXF-CTL按有序

集碼寄存器和有序集碼參數寄存器的定義發(fā)送有序集碼。

數據的接收過(guò)程

數據的接收有兩種方式：由CPU直接控制；由RXF-CTL按FC-2幀格式接收數據。CPU可通過(guò)FC-2幀收發(fā)控制器的寄存器向模塊RXF-CTL發(fā)命令來(lái)控制數據發(fā)送：

（1）CMD_RESET。模塊TXF-CTL復位，進(jìn)入空閑態(tài)。

（2）CMD_TEST：由CPU直接控制數據的接收。

（3）CMD_START_RXi：在空閑態(tài)并且CMD_TEST無(wú)效時(shí)，進(jìn)入按幀接收數據的狀態(tài)。模塊RXF-CTL從FCSET-A的RX-FIFO中收到有序集碼SOF后，發(fā)出 RECEIVE信號，表示已經(jīng)開(kāi)始1幀數據的接收。模塊RXF-CTL將收到的數據依次寫(xiě)入循環(huán)緩沖區RXBUF。再收到任一個(gè)有序集碼后，1幀數據接收結束，將RECEIVE信號清零。更新寄存器接收起始地址（RXOFFSET）和接收到的個(gè)數（RXCOUNT）。如果接收到的CRC碼無(wú)效或者最后一個(gè)有序集碼不是EOF，則將接收有錯（RXERR）置‘1’，否則發(fā)出INTRXi中斷信號，表示收到1幀正確的數據。繼續下一幀的數據的接收。在1幀數據接收的過(guò)程中，只有CMD_RESET可以中斷；如果尚未開(kāi)始接收1幀數據，則CMD_TEST可使其回到空閑態(tài)。CPU讀寄存器RXOFFSET、 RXERR和RXCOUNT可知道接收到的數據存放的地址和個(gè)數以及數據幀是否有效。

另外CMD_START_Rxi還用來(lái)控制FC接收通道中的RX-FIFO控制器。CMD_START_Rx1控制FC接收通道按FC-2幀接收數據存入RX-FIFO；CMD_START_Rx2控制 FC接收通道接收所有數據（除了連續的IDLE有序集碼之外）存入RXFIFO。

內置CPU的配置及ULP的設計

內置CPU通過(guò)嵌入的軟件完成FC-2層的序列和交換的協(xié)議，同時(shí)實(shí)現ULP與上層的通訊。

CPU外設的配置

CPU配置的外設和總線(xiàn)接口定義如下：

（1）兩個(gè)RS232串行口。

（2）看門(mén)狗定時(shí)器：WATCHDOG-TIMER。

（3）兩個(gè)FC-2層通訊用的定時(shí)器：FCTIMER1，FC-TIMER2。

（4）接收兩路FC-2幀收發(fā)控制器中斷的PIO：INTFRAME-PIO。兩個(gè)接受來(lái)自RX-FIFO的有序集譯碼的PIO：ORDERSET- PIO1，ORDERSETPIO2。兩個(gè)內總線(xiàn)接口，用于操作兩路FC-2幀收發(fā)控制器?？筛鶕僮鞴δ苄枰?，對FC-2幀收發(fā)控制器的各寄存器進(jìn)行定義。