摘要：IEEE 1394串行總線以其高速實時性的特點和靈活可配置的拓撲結構為提高系統性能提供了一種有效的途徑。文中介紹了IEEE Std 1394b總線系統的功能和特點，并以FPGA和DSP為控制核心設計了1394b雙向數據總線傳輸系統，最后闡述了系統的硬件設計、工作流程以及總線的配置過程。
關鍵字：1394b；FPGA；DSP；PCI9054；串行總線

0 引言
隨著時代和技術的發展，對于數據總線帶寬的要求越來越高，現有的總線標準越來越難以滿足實際應用中對高總線速率的要求。先進的總線技術對于解決系統的瓶頸，提高系統性能起著至關重要的作用，同時為了實現批量數據的傳輸，IEEE又公布了支持更高傳輸速率的IEEE Std 1394b-2002(簡稱1394b)串行總線標準，高速可升級性可支持高達800 Mb／s下的數據傳輸速率，并且能夠向后兼容先前的1394-1995和1394a標準。由于1394b是一種數據傳輸速率更高的串行總線標準，支持異步傳輸和等時傳輸兩種傳輸方式。分層的軟件和硬件模型可使其通信建立在事務層、鏈路層和物理層協議的基礎之上。本文充分利用FPGA和DSP芯片的硬件資源，基丁1394b傳輸協議和規范的基礎上，介紹139 4b數據傳輸系統的硬件設計結構、系統的工作流程和總線的配置過程。

1 1394b的特點
1394b雙向數據傳輸系統的主要特點如下：
(1)高速可升級：支持100 Mb／s、200 Mb／s、400 Mb／s和800 Mb／s的傳輸速率，使用塑料光纖時可以提高到3．2 Gb／s；
(2)支持點到點傳輸：各個節點可脫離主機自主執行事務；
(3)即插即用：可以在任何時候向1394b網絡添加或移除設備，既不用擔心會影響數據的傳輸，也不需要進行重新配置，總線會重新枚舉，節點也可以自動配置，無需主機干預；
(4)熱插拔：無需將系統斷電就可以加入或移除設備；
(5)傳輸距離：采用CAT-5UTP5線(5類非屏蔽雙絞線)時，可以保證傳輸速率在100 Mb／s的前提下將傳輸距離延長至100 m，使用玻璃光纖時可在3．2Gb／s的前提下延長至50 m；
(6)支持兩種傳輸方式：包括等時(Isochronous)和異步(Asynchronous)數據傳輸方式；
(7)拓撲結構：設備間采用樹形或菊花鏈拓撲結構，每條總線最多可以連接63臺設備；
(8)可提供電源：一些低功耗設備可以通過總線取得電源，而不必為每一臺設備配置獨立的供電系統；
(9)公平仲裁：等時傳輸具有較高的優先級，同時異步傳輸也能獲得對總線的公平訪問；
(10)提高系統性能：將資源看作寄存器和內存單元，可以按照CPU內存的傳輸速率進行讀／寫操作，因此具有高速傳輸能力。

2 1394b數據傳輸系統的硬件實現
由于1394b鏈路層芯片必須通過PCI總線接口與FPGA進行相連，實現數據的傳輸。如果只用FPGA和DSP來實現對PCI外設的控制，需要設計復雜的接口邏輯，在1394b高速數據傳輸系統中不僅會影響FPGA本身的性能，而且會給FPGA之外的電路或者系統帶來諸多問題。因此這里采用PCI9054總線接口芯片配合FPGA和DSP來實現1394b雙向數據傳輸系統，將對復雜的PCI總線接口的控制轉換為對相對簡單的本地總線接口的控制，不僅對PCI協議有著良好的支持，而且提供給設計者良好的接口，大大減少了設計者的工作量。PCI9054芯片在PCI總線端支持32位／33 MHz，當本地總線端采用32位數據總線時，其數據傳輸速率可達132 MB／s，故能夠滿足1394b總線上800 Mb／s的數據傳輸速率要求。
本設計中的主控芯片采用Altera公司的EP2C70F672C6型FPGA主流芯片，DSP選用TI公司的TMS320C6415 DSP芯片，1394b套片選用TI公司的鏈路層芯片TSB82AA2和物理層芯片TSB81BA3，PCI9054采用PLX公司的32位33MHz的PCI總線通用接口芯片。1394b雙向數據傳輸系統的硬件總體結構圖如圖1所示，主要由現場可編程門陣列(FPGA)模塊、DSP模塊、AD／DA數據轉換接口模塊、SPI數據輸入／輸出接口模塊、串口(UART)通信模塊、SRAM存儲模塊、EPCS串行配置器件模塊、FLASH存儲模塊、PCI9054模塊以及1394b套片模塊組成。