基于FPGA实现DSP与Rapid IO网络互联系统

对Avalon 总线进行读写的总线时钟切换和相关部分工作时的控制。它大致可分为四部分完成：

1. 数据读写控制产生电路在数据写时根据输入管脚中的片选信号、写信号，将DSP 要写入Avalon 总线的地址及数据写入host_address_fifo 中。当是数据读时，根据输入管脚中的片选信号、读信号，将DSP 要写入Avalon 总线的地址写入host_addrfifo 中，同时产生数据读等待信号，当从host_readdata_fifo 总线读到数据后，该电路撤销读等待信号，并将得到的数据送入TS101 的数据总线。

2. host_address_fifo 模块完成在TS101 控制系统总线时，DSP 接口时钟到Avalon 总线地址及写入数据的换时钟控制。

3. host_readdata_fifo 模块完成在TS101 控制系统总线时，Avalon 总线到DSP 接口总线的读入数据的换时钟控制。

4. 数据读控制状态机电路部分完成TS101 的读控制信号的产生，以及读到的数据信号的存储控制。

4.4 Avalon Master 模块

Avalon_Master 模块设计一个状态机控制电路，完成在Avalon 总线上的地址、Byteenable、读写控制信号、读数据信号和写数据信号的产生与控制处理。同时还有等待读数据到来以及读数据确认工作。

4.5 Avalon Slave 模块

图3 Avalon Slave 模块

Avalon_Slave 模块是一个Avalon 总线的从设备，它可接收Avalon 总线上其它主设备发送过来的数据写请求、数据读请求，同时将从通过Host 接口读到的数据按相应的总线规则送到数据总线上，同时产生数据有效信号。由于这里的设计采用可变读等待设计，同时还需要完成对TS101 数据读取换钟转换。该模块主要由以下三部分构成：

1. ts101_slave_address_fifo 模块模块完成在Avalon 总线上的主设备控制系统总线时，Avalon 总线到DSP 总线的地址及写入数据的换时钟控制。

2. ts101_slave_readdata_fifo 模块模块完成在Avalon 总线上的主设备控制系统总线时，DSP 总线到Avalon 总线的读入数据的换时钟控制。

3. 数据读控制电路部分完成读数据的确认以及读值有效信号的产生。

4.6 Host Slave 模块

Host_Slave 模块为一个控制状态机电路，它根据Avalon_Slave 模块提供的信号完成对DSP 的主总线控制请求，带发送信号的组织，发送和接收信号的确认接收，包括产生HBRN信号，并根据HBGN 信号的状态产生读写控制信号、读写地址信号、写数据信号以及从DSP中读回待接收的读数据信号。

5 功能测试

目前，Altera 的RapidIO IP 核支持的RapidIO 事务有：读操作NREAD 请求和响应，写操作NWRITE 请求，带响应的写操作NWRITE_R 请求和响应，流写（SWRITE）请求，维护（MAINTENANCE）读请求和相应，维护（MAINTENANCE）写请求和响应，维护（MAINTENANCE）端口写请求，门铃（DOORBELL）请求和相应。在实际的测试中，将这个电路板和Mercury 公司Ensemble MPQ-101 同时安装在Silicontkx 的串行RapidIO 开发平台上，结果证实DSP 通过转接桥逻辑控制RapidIO IP 核，已经实现了所有的这些事务。

6 总结和展望

RapidIO 作为下一代嵌入式互联技术，在国内的信号处理平台上的运用越来越广泛。但是目前很多处理芯片不具有RapidIO 的接口。利用FPGA可以方便快速定制一个合适的接口，为RapidIO 网络增添各种丰富的节点。同时，本文给出了实现这个转接桥的思路做了详细讨论，这样不同的DSP，甚至CPU 都可以利用这种思路来接入RapidIO 网络。

在目前的设计中，一个 FPGA 为一个DSP 提供转接桥逻辑，过于浪费FPGA 的资源。在紧接下来的设计中，我们将4 片DSP 组成一簇接入FPGA，从而提高单板的处理能力，同时提高了FPGA 的利用率。