AB羅克韋爾PLC1771-P4S1

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SPI4.2接口分為數(shù)據(jù)通道和狀態(tài)通道,。數(shù)據(jù)通道多分成256個邏輯通道,，16bit位寬，采用LVDS信號電平,，按照cell格式傳送數(shù)據(jù),，cell的長度為16字節(jié)的整數(shù)倍，可隨意配置,，根據(jù)網(wǎng)上流量的分析,，一般配置成128字節(jié)。每個cell都是以控制字開始的,，控制字一共16bit,，包含邏輯端口號、報文起始標(biāo)志位,、報文結(jié)束標(biāo)志位,、控制字交驗等信息。狀態(tài)通道傳輸對端反饋的邏輯通道接收FIFO的狀態(tài),，2bit位寬,，LVTTL或者LVDS信號電平，一般采用LVTTL信號電平,。狀態(tài)通道的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為Calendar［0:n］,，n大為256，長度一般與邏輯通道數(shù)對應(yīng),，Calendar［n］表示邏輯通道n的接收FIFO狀態(tài),。數(shù)據(jù)通道根據(jù)狀態(tài)通道提供的信息控制數(shù)據(jù)的發(fā)送過程。

在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計中,，商用芯片不一定能夠滿足需要,，因此需要使用FPGA（FieldProgrammableGateArray）。本設(shè)計采用Altera的StraTIxII系列FPGA和RMI公司的多核處理器XLR732，Intel公司的網(wǎng)絡(luò)處理器2805實(shí)現(xiàn)SPI4.2接口,。

2．2805簡介2805是Intel推出的NP（NetworkProsser），能夠處理10Gbps線速轉(zhuǎn)發(fā)的以太網(wǎng),、POS,、ATM等數(shù)據(jù)流量，能夠?qū)崿F(xiàn)分類,、NAT,、ACL、多播,、流量管理等功能,。2805內(nèi)部集成一個32-bit、RISC內(nèi)核,、高性能的XScale處理器,，用于系統(tǒng)的配置管理和路由表項的維護(hù)，工作主頻750MHz,；16個可編程的,、有8K代碼空間的微引擎，每個微引擎含有多個硬件線程,，用來處理通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),，工作主頻1.5GHz。外部集成了PCI接口,，可以工作在64bit/66MHz模式,；SPI4.2接口，工作頻率為311MHz～500MHz,；3個LA-1接口,，工作頻率為250MHz；4個RDRAM接口,，工作頻率為800MHz～1200MHz,。

接收通道邏輯框圖，上半部分是數(shù)據(jù)通道,，下半部分是狀態(tài)通道,。由于SPI4.2接口的數(shù)據(jù)傳輸是DDR模式的，rdclk經(jīng)過FPGA內(nèi)部的PLL模塊做倍頻處理,，然后送給Rx_data_phy模塊,，該模塊根據(jù)時鐘采樣rdat［15:0］上的數(shù)據(jù)。Rx_data_proc模塊將接收的數(shù)據(jù)按照cell頭中的邏輯端口號,，分別放入不同的Rx_fifo中,。一個Rx_fifo對應(yīng)一個邏輯通道，每個Rx_fifo都會生成一個狀態(tài)信號，標(biāo)示其“空”狀態(tài)或者“滿”狀態(tài),，Rx_stat_calc模塊根據(jù)各個Rx_fifo的狀態(tài)信號生成Calendar信息,，由狀態(tài)通路發(fā)送出去，用來流控2805的發(fā)送過程,。

發(fā)送模塊與接收模塊不同,，如圖3所示，發(fā)送模塊的Tx_fifo只有一個,，即所有的邏輯通道公用一個發(fā)送緩存區(qū),。這主要是由于FPGA內(nèi)部的布線資源和RAM資源有限，同時這種發(fā)送端共享FIFO,、接收端分通道FIFO模式不影響使用,，能夠?qū)崿F(xiàn)分端口的反壓。

發(fā)送端通過Tx_stat_phy模塊接收Calender信息,，經(jīng)過Tx_stat_proc模塊和Tx_stat_proc_sync模塊處理,，送給Tx_sched調(diào)度模塊，Tx_sched解析出各個邏輯通道的反壓情況,，然后將各個通道的數(shù)據(jù)發(fā)送到Tx_fifo中,，然后經(jīng)過Tx_data_proc模塊和Tx_data_phy模塊發(fā)送出去。

5．結(jié)果本設(shè)計在Altera的StraTIxII系列FPGA,，EPM2S90上得到驗證,，與Intel的2805配合共同完成某通信設(shè)備的高速轉(zhuǎn)發(fā)單板的設(shè)計。

6．結(jié)束語

本文介紹了SPI4.2接口在可編程邏輯器件FPGA上的實(shí)現(xiàn)方法,，并通過實(shí)際電路驗證FPGA與IPX2805之間通過SPI4.2接口互通的功能,。由于商業(yè)芯片的限制，有時只有FPGA才能滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求,。相對于開發(fā)ASIC,，使用FPGA使整個設(shè)計電路簡單、靈活,、成本低,、方便調(diào)試和修改，大大縮短開發(fā)周期,。

福建石屹科技有限公司是銷售工業(yè)自動化與信息化產(chǎn)品的公司,。電網(wǎng)、電氣產(chǎn)品,、工業(yè)自動化,、機(jī)器人及運(yùn)動控制領(lǐng)域的技術(shù)。以美國羅克韋爾AB,、瑞士ABB,，德國西門子，法國施耐德等品牌產(chǎn)品為主。

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