基于FPGA的串行通信接口设计
基于FPGA的SDIO通信接口的设计实现
基于FPGA的SDIO通信接口的设计实现刘雨沁;郭元兴;刘继平【摘要】In order to meet the requirements of SDIO security module batch testing, it is necessary to make generalized and modularized design of SDIO interface. The SDIO interface, for its fast transmission speed, good compatibility and other advantages, is widely used in mobile handheld devices. The common SDIO interface is implemented by the special interface chip, but there are few chips with special protocol and multi-channel parallel processing. Therefore, the SDIO interface is realized by using VerilogHDL language and in combination of finite state machine with top-down modular design. Specifically, the main function is implemented in FPGA, and this makes the whole design flexible, rich and transplantable. The experimental results indicate that the designed SDIO interface is stable and reliable, and provides a solution to multi-channel parallel detection of SDIO security module.%为满足SDIO安全模块的批量检测需求,需对SDIO接口进行通用化、模块化设计.SDIO接口以其传输速度快、兼容性好等优点被广泛应用于移动手持设备中.常用的SDIO接口由专用接口芯片实现,但具备专用协议和多通道并行处理的芯片较少.因此,采用VerilogHDL语言,结合有限状态机和自顶向下的模块化设计方法来实现SDIO接口.具体地,将主体功能在FPGA中实现,整体设计灵活丰富、移植性强.经实验验证,设计实现的SDIO接口功能稳定、可靠,可为SDIO安全模块多通道并行检测提供解决方案.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2017(050)011【总页数】5页(P2632-2636)【关键词】SDIO;FPGA;VerilogHDL;状态机;多通道【作者】刘雨沁;郭元兴;刘继平【作者单位】中国电子科技集团公司第三十研究所,四川成都 610041;中国电子科技集团公司第三十研究所,四川成都 610041;中国电子科技集团公司第三十研究所,四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TP336SDIO安全模块内部集成安全SOC芯片，具备高性能、低功耗、高安全性等特点。
基于FPGA结构高速PCIe总线传输系统设计与实现
参考内容
基本内容
在现代计算机系统中，快速、高效的数据传输是至关重要的。直接内存访问 （DMA）是一种可实现这一目标的技术，其允许特定设备直接从内存中读取或 写入数据，而无需通过CPU进行干预。如今，基于FPGA（现场可编程门阵列） 的PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）总线接口的DMA 传输设计已被广泛应用于高速、高效率的数据传输。
二、基于FPGA的PCIe总线接口的 DMA传输设计
基于FPGA的PCIe总线接口的DMA传输设计主要涉及两个关键部分：FPGA和DMA 控制器。
1、FPGA
在DMA传输设计中，FPGA被用作PCIe总线接口的实现。FPGA接收来自PCIe总线 的数据，并将其存储在内部RAM中。此外，FPGA还负责管理数据的传输过程， 包括数据的打包、解包、校验以及错误检测等。
系统设计：
基于FPGA结构高速PCIe总线传输系统的设计主要分为硬件设计和软件设计两 个部分。首先，硬件设计方面采用了高性能的FPGA芯片和相应的接口电路，以 确保数据传输的速度和稳定性。同时，为了提高系统的可靠性，采用了冗余设 计和故障检测技术。
其次，软件设计方面，通过对PCIe总线协议的研究和分析，采用了符合协议规 范的驱动程序和数据传输算法，以保证数据传输的正确性和实时性。此外，为 了提高系统的可维护性和可扩展性，采用了模块化和分层的设计方法。
系统测试与评估
为验证本次演示所设计高速数据采集系统的性能，我们进行了相应的测试。测 试结果表明，该系统的数据传输速度可达1000 MB/s，数据采集精度为12 bits，采样率可达1 GS/s，能够满足大多数高速数据采集应用的需求。评估 结果表明，本次演示所设计的高速数据采集系统在性能和稳定性方面具有一定 的优势。
一种基于FPGA的可配置SPI Master接口设计实现
随 着 现 场 可 编 程 门 阵 列 （Ｐ Ａ） 片 在 商 业 、 事 、 ＦＧ 芯 军 航 空 航 天 等 领 域 的 广 泛 应 用 ， 可 靠 性 和 可 测 试 性 显得 其
尤 为 重 要 。对 设 计 人 员 来 说 ， Ｐ Ａ 的 使 用 相 当 灵 活 。然 ＦＧ
芯 片 集 成 了这 种 通 信 协 议 。 Ｐ Ｓ Ｉ的 通 信 原 理 很 简单 ， 以 它 主 从 方 式 工 作 ， 种 模 式 通 常 有 一 个 主设 备 和 一 个 或 多 这 个 从 设 备 ， 要 至 少 ４根 线 ， 实 上 ３根 也 可 以 （ 于 单 需 事 用 向传输 时 ， 就是半 双工方 式 ） 也 。也 是 所 有 基 于 Ｓ Ｉ的设 Ｐ
实现 Ｓ Ｉ １ 设 ７的
关 键 词 ：Ｓ Ｉ同 步 串行 接 口 ； Ｐ Ａ； 试 Ｐ ＦＧ 测
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｐ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ — ９ ８ ２ １ ） ０ ０ ６ － ３ ２ ８ ７ ９ （０ ０ １ － ０ ０ ０
Ｔｈｅ ｄ ｓｇ ｎｄ ｉ ｐｌｍ ｅ ｔ ｔｏ ｅ ｉ ｎ ａ ｍ ｅ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｆｇ ｒ ｂｌ ＰＩｍ ａ ｔ ｒ ｉ ｔ ｒａ ｅ ｂａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ ｆｃ ｎ ｕ ａ ｅ Ｓ ｓ ｅ ｎ ｅ ｆ ｃ ｓ ｄ ｏ ｉ
Ｌ ｉｎ Ｃ ｉｎ Ｍｉｇ Ｉ Ｄａ Ｊａ ｇ， ＵＩＪａ ｎ
摘 要 ：介 绍 一 种 基 于 Ｆ Ｇ 的 Ｓ ＩＭａｔｒＩｔ ｆｃ ＰＡ Ｐ ｓ ｎｅ ａ ｅ设 计 。依 据 Ｓ Ｉ同 步 串行 接 １ 通 信 协 议 ，设 ｅ ｒ Ｐ ： ２的
计 一 个 可 配 置 的 、 度 灵 活 的 Ｓ ＩＭａｔ 高 Ｐ ｓ ｒ模 块 ， 满 足 正 常 、 常 及 强 度 测 试 要 求 。 利 用 Ｖ ｒｏ 语 言 ｅ 以 异 ｅｉｇ ｌ
fpga常用接口协议
fpga常用接口协议FPGA常用接口协议随着科技的不断发展，FPGA（现场可编程门阵列）在数字电路设计中的应用越来越广泛。
FPGA常用接口协议是指在FPGA与其他设备之间进行数据交换时所使用的通信协议。
本文将介绍几种常见的FPGA接口协议，包括SPI、I2C、UART和PCIe。
一、SPI（串行外设接口）协议SPI是一种串行通信协议，可以实现FPGA与外设之间的数据传输。
SPI接口由四条线组成，分别是时钟信号（SCLK）、主设备输出从设备输入（MOSI）、主设备输入从设备输出（MISO）和片选信号（CS）。
SPI协议采用主从模式，主设备通过控制时钟信号和片选信号来与从设备进行通信。
SPI接口的优点是通信速度快，但只能实现点对点的通信。
二、I2C（串行总线接口）协议I2C是一种串行通信协议，可以实现FPGA与多个外设之间的数据传输。
I2C接口由两条线组成，分别是时钟信号（SCL）和数据信号（SDA）。
I2C协议采用主从模式，主设备通过控制时钟信号和数据信号来与从设备进行通信。
I2C接口的优点是可以同时连接多个从设备，但通信速度相对较慢。
三、UART（通用异步收发传输）协议UART是一种异步串行通信协议，可以实现FPGA与其他设备之间的数据传输。
UART接口由两条线组成，分别是发送线（TX）和接收线（RX）。
UART协议采用点对点通信，通过发送和接收线来进行数据传输。
UART接口的优点是通信简单易用，但通信速度相对较慢。
四、PCIe（外部总线接口）协议PCIe是一种高速串行总线接口协议，可以实现FPGA与计算机之间的数据传输。
PCIe接口由多条差分信号线组成，包括数据传输线（TX和RX）和控制信号线（CLK、RESET等）。
PCIe协议采用主从模式，通过数据传输线和控制信号线来实现高速数据传输。
PCIe接口的优点是通信速度快，但连接和配置相对复杂。
总结：本文介绍了几种常见的FPGA常用接口协议，包括SPI、I2C、UART 和PCIe。
基于国产FPGA的ARINC429总线接口的设计
基于国产FPGA的ARINC429总线接口的设计
尹嘉乐;彭良福
【期刊名称】《电脑与信息技术》
【年(卷),期】2024(32)1
【摘要】依据ARINC429总线的传输规范,提出了ARINC429总线接口的一种设
计方案。
设计采用国产FPGA芯片SL2-25E,详细描述了结构设计与软件开发,以及集成在FPGA内部的发送、接收等模块的功能。
仿真测试结果表明,基于国产FPGA的ARINC429总线接口能够完成数据无误收发,并且符合总线规范的要求,结构简单,易于扩展,对其他串行总线数据通信以及航空电子系统的发展具有借鉴意义。
【总页数】4页(P82-85)
【作者】尹嘉乐;彭良福
【作者单位】西南民族大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP334.7;V243.1
【相关文献】
1.基于DSP与FPGA的ARINC429总线接口卡设计
2.基于CPU和FPGA的ARINC429总线接口板设计
3.基于FPGA的ARINC429总线接口卡设计
4.基于FPGA IP核的AFDX与ARINC429总线转换接口设计
5.基于FPGA的ARINC429总线嵌入式接口板的设计与实现
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fpga片间gth通信
fpga片间gth通信
FPGA片间GTH通信是指在FPGA芯片之间使用GTH（Gigabit Transceiver）进行通信的过程。
GTH是Xilinx FPGA系列中的一种高速串行通信接口，可以用于实现高速数据传输和通信。
在FPGA片间通信中，GTH通常被用于实现高速串行通信接口，以便在不同FPGA芯片之间传输大量数据和实现高速通信。
从硬件角度来看，FPGA片间GTH通信涉及到了GTH接口的配置和连接。
在配置方面，需要对GTH接口进行正确的初始化和设置，包括设置传输速率、协议、时序等参数，以确保通信的稳定和可靠性。
在连接方面，需要设计合适的物理连接方式和布线方案，以确保GTH通信能够在FPGA芯片之间进行正常的数据传输。
从软件角度来看，FPGA片间GTH通信涉及到了通信协议的设计和实现。
在设计方面，需要确定通信协议的格式、数据帧结构、校验机制等，以确保数据能够在FPGA芯片之间正确地传输和解析。
在实现方面，需要编写相应的驱动程序或者使用现有的通信协议栈，以便在FPGA芯片之间实现数据的发送和接收。
此外，还需要考虑时序同步、时钟分配、数据完整性等问题，
以确保FPGA片间GTH通信的稳定性和可靠性。
在实际应用中，还需要考虑功耗、布局布线、信号完整性等方面的问题，以确保FPGA片间GTH通信能够在实际的系统中正常工作。
总的来说，FPGA片间GTH通信涉及到硬件配置、连接设计、通信协议设计和实现等多个方面，需要综合考虑硬件和软件的因素，以确保通信的稳定和可靠。
这需要工程师具备扎实的硬件设计和通信协议设计能力，以及丰富的实践经验。
基于FPGA的以太网MII接口扩展设计与实现
基于FPGA的以太网MII接口扩展设计与实现电脑知识2009-01-10 11:09:49 阅读80 评论0 字号：大中小引言传统以PC为中心的互联网应用现已开始转向以嵌入式设备为中心。
据网络专家预测，将来在互联网上传输的信息中，有70%来自小型嵌入式系统，因此，对嵌入式系统接入因特网的研究是有必要的。
目前有两种方法可以实现单片机系统接入因特网：一种方法是利用NIC (网络控制/网卡)实现网络接口，由单片机来提供所需的网络协议；另外一种方法是利用具有网络协议栈结构的芯片和PHY(物理层的接收器)来实现网络接口，主控制器只负责往协议栈结构芯片的某个寄存器里放上适当的数据。
与此同时，用FPGA实现单片机系统接入因特网的方法也日益受到人们的重视。
本文提出采用FPGA实现网络协议栈，介绍100M以太网MII接口协议的硬件实现方法，其中的奇偶模块分频器和异步FIFO等通用器件在日常中也很有应用价值。
图1 硬件结构框图图2 模块发送时序波形图以太网MII接口协议IEEE802协议标准系列中,数据链路层包括LLC (逻辑链路控制)子层和MAC (媒体访问控制)子层。
其中MAC单独作为一个子层,完成数据帧的封装、解封、发送和接收功能。
物理层PHY的结构随着传输速率的不同而有一定差异，在100M和1000M以太网中，依次为PCS子层、PMA子层和PMD子层。
MII接口是连接数据链路层和物理层的接口，因为本设计中以太网速率采用100Mb/s，所以MII接口实际连接的是MAC子层和PCS子层。
根据协议，要求MII接口具有的功能有：数据和帧分隔符的读写时钟同步，提供独立的读写数据通道，为MAC层和PCS层提供相应的管理信号，以及支持全双工模式。
扩展MII接口功能及其FPGA实现由于100M以太网的物理层采用4b/5b编码，为了扩展MII接口的功能，要求其能够实现直接物理层5位数据和MAC层8位数据的发送接收传输转换。
即把从MAC子层用于发送的数据和从PHY用于接收的数据存入数据缓冲FIFO，同时要求MII接口将从PHY传来的信号COL、CRS转为信号Carrier和Collision，并提供给MAC子层用于载波监听和冲突检测，以及发送和接收时的时钟、使能、错误位信号的传送。
基于FPGA的SPI总线接口的实现
基于FPGA的SPI总线接口的实现作者：王珏文,金伟信,蔡一兵,颜莉萍来源：《现代电子技术》2010年第14期摘要:在现代EDA外围电子器件的接口中存在多种标准,已知的一些接口协议存在速度慢、协议复杂等问题。
SPI总线是能够克服上述缺点的一种外围串行总线,其能很好地满足要求。
通过使用Lattice公司的FPGA芯片以及工程开发软件,特别是在线逻辑分析仪这一先进的EDA工具,实现了基于FPGA的SPI接口的连接。
将FPGA编程的灵活性和SPI总线的易用性结合,实现了FLASH的存取功能。
同时也为同类型接口的芯片应用提供了一个原型,为进一步的工程设计提供了支持。
关键词: FPGA; FLASH; SPI; 在线逻辑分析中图分类号:TN710; TP336 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)14-0102-03Implementation of SPI Bus Interface Based on FPGAWANG Jue-- Yi--(1. PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China; 2. CEDSEC, Beijing 100141, China)Abstract: There are many standards in the scope of interfaces for peripheral electronic devices in the field of modern EDA. Some known interface protocols perform an unsatisfactory role with their low speed or complexity. SPI bus is a popular peripheral serial bus which can satisfy the practical demand. By using Lattice FPGA and its EDA software, especially the on-line logic analyzer which is an advanced EDA tool, the connection of SPI bus interface based on FPGA was implemented. Theand the adaptability of SPI bus. At the same time, it can be taken as a prototype, which can be used in a further profound exploitation in EDA projection.Keywords: FPGA; FLASH; SPI; on-line logic analysis0 引言串行接口已成为当前传输接口的发展趋势,原因在于串行的高速率传输性能和较简单的线路连接。
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模块的实现
1.数据缓冲单元
电源复位后，如果WR_EN是有效 的，则在WR_CLK时钟边沿的作用下数 据被写WR_ADDR相应的数据单元;如果 WR_EN是无效的，则写端口是关闭的。 当RD_EN是有效的，在RD_CLK时钟边 沿的作用下，RD_ADDR地址空间中的数 据读出作为并行到串行转换单元的初始数 据。
基于FPGA的串行通信接口设计
摘要
作为综合任务处理系统的关键处理设备，任务管 理计算机需要与各种设备交联，通信接口的类型 不同。在本文中设计了基于FPGA（现场可编程门 阵列）的串行通信接口，用于与其它设备的数据 通信。它保证了在没有任何硬件资源增加的条件 下串行通信功能实现。它符合硬件设备的标准化 原则。该设计采用Xilinx公司的Virtex-4系列 FPGA芯片，仿真结果表明它满足协议要求。
2.时钟产生单元
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.并行到串行的转换单元
并行到串行转换单位主要实现并行数据到串 行数据的转换.Virtex-4提供大量的并行到串行转 换的资源，所以可以实现2倍频到8频率加倍的并 行到串行的转换，适合高速连续转换情况。此模 块的转换率是相当低的，数据量很小。采用将数 据缓冲器和移位寄存器组合以实现并行数据到串 行数据转换。这个方法很简单，适合低速和数据 很少的情况，它可以移植到控制串行接口AD / DA 的实现。
仿真结果
设计完成后，我们进行功能仿真。并行输入数据依次是 “11111111”，“00001111”，“01010101”，“10101010”，图8 示出的波形图，从该波形图中我们可以看出，此程序实现了输入数据 的有效数据位提取，并根据一定的波特率进行串行输出。数据传输是 稳定的，数据输出满足协议要求，具有特定的功能和能力已经通过测 试系统验证。
总体结构设计
1.通讯协议 任务管理计算机通过CLK，STB和DI信号转发器发送控制信 息和高速信息给模式空管应答机，CLK表示数据发送时钟， DI表示数据（包括控制和状态数据），STB表示数据发送结 束符号。
2.总体框架
该接口控制逻辑位于数据处理模块，FPGA通过内部总线与PowerPC处理器 通信。下图所示为这个接口的逻辑的整体设计图。 接口逻辑电路主要包括三个功能模块： 数据缓冲器单元：存储控制并行数据，在 同一时间它接收高位软件指令，如果有发送 要求时，它在缓冲器中发送该并行数据，并 行到串行的转换处理单元。 时钟生成单元：根据协议的要求产生3/10占 空比的时钟信号，输入是PowerPC输出的 间隔总线时钟信号;频率为33.33MHz;同时 它为并行到串行的转换单元和产生发送结束 信号的STB提供采样基本时钟。 并行到串行转换单元：将并行数据转换为 串行数据，根据协议的要求，数据在CLK的 时钟边沿输出。
结论
随着综合任务管理系统集成率的提高，任务管 理计算机需要交叉链接的设备也越来越多。本文 描述了基于FPGA的专用串行接口的设计方法，实 现了新的功能，缩短了开发周期，减少了人力投 入和坚持在不增加原有的模块实物的情况下模块 标准化的原则。这种设计方法在未来的设计中值 得推广。
FPGA
FPGA由可编程逻辑单元阵列，写资源和可编程I / O单 元阵列组成。一个FPGA含有丰富的逻辑门，寄存器和I / O资源。
FPGA的结构是灵活的。FPGA的逻辑单元，可编程间隔 连接和I / O单元可以通过用户编程来实现任何逻辑功能， 以满足不同的设计要求。FPGA的速度快，功耗低，普遍性 强。FPGA特别适合于复杂系统的设计。使用FPGA也可以实 现动态配置，在线系统重构（根据需要，该电路的功能随 着系统在不同的时间运行改变，以使系统具有空间相关性， 时间相关性的多任务）和硬件软化，软件硬化等。