基于PCI总线的IEEE 1394接口开发

发布时间：2020-07-09 23:11

【摘要】： 随着数控技术的高速发展,传统的封闭式设计导致的系统不兼容制约了数控系统的发展,而开放式数控系统和PC的结合解决了这个问题。数控系统的性能主要取决于其控制系统的处理能力,PC的高速处理能力使其控制系统的最佳选择。因而建立一条数控系统和PC之间的高速实时的数据传输通道成为数控系统发展的关键。 由于IEEE1394高速串行总线支持1.6Gbps的等时和异步传输,理论上传输速度可达3.2Gbps,可热插拔等特性,使其成为未来高速总线的首选。 课题从PCI和IEEE1394的总线协议、总线结构及其特点、数据传输过程等对PCI总线和IEEE1394总线进行深入的研究。 课题采用TI的1394集成控制芯片TSB43AB23实现了PCI与IEEE1394总线转换接口电路的设计.阐述了PCI-1394接口卡的设计思想和方法,解决了开发过程中高频电子兼容性等方面的困难。经过通信测试的验证,PCI-1394接口卡能够为数控系统提供高速准确的数据传输。 为了使IEEE 1394能适应数控加工的需要,本课题还进行了基于IEEE 1394的伺服通信的协议的研究。主要是对伺服通信的数据分类和对数据格式的研究。 最后,对于Linux的IEEE 1394驱动程序进行了初步的研究。为今后在Linux环境下的开发作了准备。 课题的研究和实现对于理解IEEE1394和开发外设端的接口电路具有良好的实用意义和参考价值。并且对于IEEE1394总线在高档数控系统中的应用有重要的推广价值,对于高档数控的发展有重大的推进作用。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP334.7
【图文】：

时任务（人机界面等）运行在操作系统的非实时层中，而实时任PLC 处理、速度规划、插补控制等）运行在操作系统的实时层。不操作系统提供的进程间通讯服务（共享内存、FIFO、互斥体、事件实现信息传递和同步。数控系统与机床的执行单元（伺服电机、主的接口通过 IEEE1394 高速总线来实现，伺服控制模块运行在 1接口模块中。

9 图 2-1 1394 串行总线协议栈Fig.2-1 Serial bus protocol stack1394a 规范对使用四针连接器的设备类型做了限制。电池驱动设备和手持设备(比如便携式摄像机)多使用四针的连接器。前者因为这些设备不用从线缆中获得电源，后者则主要因为索尼公司首先设计并使用了四针连接器。2.2.2 总线拓扑结构1394 串行总线的物理拓扑结构分为两种环境:底板环境(BackplaneEnvironment)和线缆环境(Cable Environment)。底板环境定义了在 PC 主板中的使用情况，本论文主要对线缆环境的使用进行了研究。线缆环境的拓扑结构如图2-2 所示。

1394 数据传输分为等时传输和异步传输两种模型：2.3.1 等时传输模型[6]等时传输要求数据以稳定的间隔传送，并不要求确认数据的传输，而是强调了数据的实时性。例如，要通过一个 1394 接口的 DVD 播放视频或音频数据，这种情况下，我们只关心数据是否按时到达播放器，而对于其中某个位出现错误并不十分关心，因为这些数据的生命周期比较短，即使某些位出错也不会对音频或视频造成太大的影响。等时子事务，也称为“信道”。等时传输使用一个 6 位的信道号码来确定一个或多个设备。发起等时传输的节点在获得了总线带宽和信道号码后，就会在每个固定的时间间隔（125μs）内向接收节点发送数据，接收方不需要发送确认信号来对数据的正确性进行确认。图 2-4 表示的就是等时子事务的例子。

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