(1)雙口SDRAM

　　采用IDT7132芯片作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，容量2k×8bit，讀寫周期均為20ns。為了避免上位機正在更新某數(shù)據(jù)區(qū)，而與該數(shù)據(jù)區(qū)對應(yīng)的異步串口要求發(fā)送該數(shù)據(jù)區(qū)的情況，在設(shè)計中將雙口SDRAM的存儲空間分為兩部分，即上位機可寫訪問的一級緩沖區(qū)和WB總線處理邏輯可寫訪問的二級緩沖區(qū)。對應(yīng)36通路，一級和二級緩沖區(qū)均分成了72個子區(qū)，每路異步串口對應(yīng)著一級緩沖區(qū)內(nèi)的一對發(fā)送子區(qū)和接收子區(qū)，以及二級緩沖區(qū)內(nèi)的一對發(fā)送子區(qū)和接收子區(qū)。上位機可讀寫一級發(fā)送子區(qū)，但只能讀一級接收子區(qū);WB總線處理邏輯只能讀一級發(fā)送子區(qū)，可讀寫一級接收子區(qū)和二級所有子區(qū)。

　　(2)FPGA芯片

　　FPGA芯片為串口板核心器件，選用XC3S2000-4 FG456芯片，I/O口速度達到5ns。

　　①WB片內(nèi)總線
　　即WISHBONE片內(nèi)總線，是一種應(yīng)用普遍的、具有靈活性的IP核互聯(lián)接口。

　?、诋惒绞瞻l(fā)器
　　異步收發(fā)器為IP軟核，來源于opencores開源組織，支持WISHBONE接口，與通用異步收發(fā)器兼容，每個可實現(xiàn)一路全雙工異步串口通訊。

　?、垭p口SDRAM總線接口邏輯
　　片內(nèi)有兩個獨立的雙口SDRAM總線接口邏輯，分別實現(xiàn)了雙口SDRAM與WISHBONE總線和LOCAL總線的邏輯連接。

　?、躄OCAL總線寄存器區(qū)
　　為了方便上位機對各異步串口獨立靈活配置、全面監(jiān)控工作狀態(tài)，必須設(shè)置可供上位機訪問的若干配置寄存器和狀態(tài)寄存器， 而且LOCAL總線寄存器區(qū)邏輯是上位機與片內(nèi)WB總線處理邏輯之間的通訊橋梁。

　?、莸刂纷g碼邏輯
　　片內(nèi)有兩個獨立的地址譯碼邏輯，分別根據(jù)LOCAL總線地址和WISHBONE總線地址，片選總線從邏輯。

　?、薮诮邮諡V波邏輯
　　片內(nèi)36個獨立的串口接收濾波邏輯，每個對應(yīng)一路異步收發(fā)器的接收端，可濾除正負跳變寬度小于1ms的毛刺，但會造成1ms的信號延遲。

　?、遅B總線處理邏輯
　　即WISHBONE總線狀態(tài)機，實現(xiàn)了訪問WISHBONE總線、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和各串口通訊協(xié)議的功能。主要任務(wù)是根據(jù)上位機設(shè)置的LOCAL總線配置寄存器區(qū)，設(shè)置各異步收發(fā)器的工作模式，接收串口數(shù)據(jù)，遵循通訊協(xié)議，發(fā)送串口數(shù)據(jù)，完成一級、二級緩沖區(qū)數(shù)據(jù)更新或復(fù)制，并將各串口通道的工作狀態(tài)標識到LOCAL總線狀態(tài)寄存器區(qū)，供上位機查詢。

　　2.2.2 處理流程

　　如果上位機請求更新一級緩沖區(qū)的某子區(qū)，上位機查詢“FPGA訪問雙口SDRAM一級緩沖區(qū)標志”，若為真，則等待;否則置位“上位機訪問雙口SDRAM一級緩沖區(qū)標志”，更新一級緩沖區(qū)的發(fā)送子區(qū)，完畢后復(fù)位“上位機訪問雙口SDRAM一級緩沖區(qū)標志”，產(chǎn)生“更新二級緩沖區(qū)的中斷請求”。WB總線處理邏輯響應(yīng)該中斷，查詢“上位機訪問雙口SDRAM一級緩沖區(qū)標志”，若為真，則等待;否則置位“FPGA訪問雙口SDRAM一級緩沖區(qū)標志”，讀訪問一級緩沖區(qū)的相應(yīng)發(fā)送子區(qū)，并存入二級緩沖區(qū)的相應(yīng)發(fā)送子區(qū)，完畢后復(fù)位“FPGA訪問雙口SDRAM一級緩沖區(qū)標志”。在WB總線處理邏輯更新二級緩沖區(qū)期間，暫不響應(yīng)異步串口交易中斷。

　　如果某異步收發(fā)器存在接收發(fā)送任務(wù)，即串口交易中斷請求存在，WB總線處理邏輯讀訪問該異步收發(fā)器的中斷狀態(tài)寄存器，如果是發(fā)送中斷，繼續(xù)發(fā)送下一字節(jié)，并退出，循環(huán)直至發(fā)送幀結(jié)束;如果是接收中斷，讀訪問接收數(shù)據(jù)寄存器，并將數(shù)據(jù)存入二級緩沖區(qū)對應(yīng)接收子區(qū)。每接收一個字節(jié)后，延遲半位，未出現(xiàn)新的接收數(shù)據(jù)中斷，則認為已收到完整數(shù)據(jù)幀。隨后設(shè)置“二級緩沖區(qū)接收子區(qū)覆蓋一級緩沖區(qū)接收子區(qū)”中斷請求。如果上位機未訪問一級緩沖區(qū)，則WB總線處理邏輯響應(yīng)上述中斷，執(zhí)行二級至一級的某接收子區(qū)“數(shù)據(jù)復(fù)制”，任務(wù)結(jié)束后，清相應(yīng)中斷;如果上位機正在訪問一級緩沖區(qū)，則等待時機再復(fù)制數(shù)據(jù)。