应用于SoC的几种通用串行通信接口设计

发布时间：2020-11-04 16:41

　　 目前,各种不同的通用串行通信接口越来越多地被集成到SoC中。虽然市场上有多种多样的串行通信接口IP核供选择,但是这样的现成IP核大多由国外EDA或IP厂商所提供,价格相对较高,提升了SoC的成本。因此,自主研制通用串行通信总线接口具有良好的应用意义。本文基于AMBA总线,设计了四种常用的串行通信接口,包括UART接口、I~2C总线接口、SPI接口和CAN总线控制器等。设计的UART接口包含了APB总线接口模块、波特率模块、FIFO模块、UART发送和接收模块、中断处理模块等,可实现符合标准UART协议的异步串行数据的传输;设计的I~2C总线接口包含了APB总线接口模块、I~2C发送和接收模块、中断处理模块等,可实现与连接在I~2C总线上的从机进行同步串行数据通信;设计的SPI接口包括APB总线接口模块、SPI发送和接收模块、中断处理模块、SPI时钟产生模块等,可实现在同步时钟控制下与选中的SPI从机进行不同速率配置的数据传输;设计的CAN总线控制器主要包括APB总线接口、CAN发送和接收模块、接收滤波模块等,可实现符合CAN协议的串行数据发送和接收。本文还搭建了SoC验证平台,对设计的UART接口、I~2C总线接口、SPI接口和CAN总线控制器等四种串行通信接口进行了功能验证,定向功能测试、随机测试以及异常测试的结果均表明各个接口可以正常工作,同时验证工作也具较高的代码覆盖率和功能覆盖率。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN47
【部分图文】：

图 1.1AMBA 总线结构B 总线只有一个主设备 APB 桥，不需要没有总线仲裁，因此 APB 总线协议相操作在固定的两个时钟周期完成，不需要等待信号和应答信号，只需要四个成[12]。APB 总线的传输过程如图 1.2 所示[13-14]：1）起始时刻，系统完成初始化，处于 IDLE 状态，此时没有传输任务。2）当开始进行传输任务时，PSEL 信号选择传输的从设备变成高电平，此时 P为低电平，系统进入 STEUP 状态，此状态只能持续一个时钟周期，当 PCLK 时刻，跳转至下一个 ENABLE 状态。3）在 ENABLE 状态，之前 SETUP 状态的信号的信号维持不变，即 PSEL、P、PWDATA 电平与 SETUP 状态时刻一致，当 ENABLE 信号变成高电平，与致，ENABLE 状态也只维持一个时钟周期。如果下一个时钟周期还有数据传TUP 状态，如果没有数据传输，跳回 IDEL 状态。

图 1.1AMBA 总线结构设备 APB 桥，不需要没有总线仲裁，因此时钟周期完成，不需要等待信号和应答信传输过程如图 1.2 所示[13-14]：完成初始化，处于 IDLE 状态，此时没有任务时，PSEL 信号选择传输的从设备变入 STEUP 状态，此状态只能持续一个时钟个 ENABLE 状态。态，之前 SETUP 状态的信号的信号维持不与 SETUP 状态时刻一致，当 ENABLE 信也只维持一个时钟周期。如果下一个时钟有数据传输，跳回 IDEL 状态。

图 1.3 主从模式程中，信号只支持从 A 到 B 方向的传输，A 设，传输方向是单向的，且是不可逆的[22]。半双时刻进行，信号的传输方向可以是双向的。全发送和接收，且可以双向传输。UART 可以采工模式通信，I2C 和 CAN 都需要传输的从机，会产生数据丢失，错误等异常情况，使接收和据帧，在通信过程中是不允许的。串口通信方是最简单的数据校验方式之一，它通过校验发，确定数据传输过程中是否发生错误，奇偶校能检测出单比特的数据错误，多位的数据同时特的数据检测对常用的检测方式是 CRC 校验以任意选定的，CRC 计算方式采用多项式运算
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本文编号：2870347