基于FPGA的GPIB总线接口IP核设计【开题报告】.pdfVIP

毕业设计（论文）开题报告 题目： 基于FPGA的GPIB总线接口IP核设计 专业：电子信息工程 1选题的背景、意义 随着科学技术的发展，许多现代化的系统，例如庞大的通信网、复杂的过程 控制、反应快速的武器系统等等，它们的研制、调试、维修等工作，对测试系统 的依赖性很强。测试系统需要 GPIB(通用接口总线)控制器，而控制器本质上是 协议转换器。用户给计算机输入特定命令，计算机操作系统通过驱动程序向挂接 在 PCI/ISA 总线上的控制器发起一个相应的数据交易。控制器则把交易中所得到 的数据转换成一个符合 GPIB 协议的控制信号和数据信号，这样用户就可以通过 对计算机的操作来控制挂接在 GPIB 母线上的各个测量仪器进行控制。 GPIB 虽 然己经有了很长的历史，但是这种测量总线方便易用，组建自动测试系统方便， 而且费用低廉。虽然近来出现了 VXI 等更加快速先进的测试总线，但他们大多昂 贵而又麻烦，大多是插卡式的。所以，GPIB 总线在使用台式机组建测试系统的 时候有不可替代的作用。此外，在很多对测试速度要求不高，测试仪器的体积不 作要求的情况下，GPIB 总线也有相当的优势。而 GPIB 控制芯片 (NAT9914)是自 动测试系统中的关键芯片，因此对 GPIB 控制芯片有一定的需求量。 集成电路的飞速发展使得它在各行各业中发挥着越来越大的重要性。特别是 ASIC 技术的发展，用 FPGA/CPLD 对各类芯片进行设计和仿真，再在底层对 FPGA 进行布线，实现专用芯片的功能己经得到广泛的应用。此课题的研究，正是针对 ASIC 的发展而开展的。设计基于 FPGA 芯片的 GPIB 接口的 IP Core 不仅量身定 做，不浪费资源，而且通用性极强，具有自主知识产权，仪器研发人员拿来稍作 修改就可以应用。有了 IEEE-488 协议的 IP 核，再加上以后继续深入的研发，就 能实现测控领域的 NAT9914 芯片的自主化，所以用 FPGA 实现 GPIB 接口芯片有 定的意义和价值。本课题正是基于这样的契机以及业界的需求而决定选用 FPGA 实现完全独立自主的 GPIB 控制器。 2相关研究的必威体育精装版成果及动态 综观现今市场上的测试仪器，不难发现 GPIB 总线有重要的作用，国外目前只 有德州仪器(TI)、NATIONAL INSTRUMENT (NI)和NEC三家公司生产基于IEEE-488 协议的GPIB控制器芯片，主要以NI公司生产的ENET-GPIB和GPIB控制器为代 表，但价格昂贵，单用户系统控制器也要两千美金，多用户系统的控制器更是高 达两万美金。 在国内，清华大学己经开发了基于网络的自动测试系统;电子科技大学 CAT 实验室也推出了ENET-GPIB和GPIB控制器;复旦大学、上海交通大学、四川大学 等一批高校，也开发了一批新的实验仪器系统用于教学和科研。 鉴于此，国内在组建GPIB测试系统时，核心技术方面完全受制于以上厂商， 这对整个国内测试领域技术的发展以及军事等相关领域的应用都会有不同程度 的负囱影响[xUJ0随看最近儿年EDA等新技术的小断引入，以及CPLD/FPGA等新 型器件的广泛应用，无论是在理论创新层面还是在工程需求方面都完全有必要而 且也具备可能实现GPIB控制器的自主知识产权研发。所以，开发国内的同类产 品的现实意义是十分明显的。 3 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线 、研究难点及预 期达到的目标 本文拟用FPGA 实现GPIB控制器芯片，设计蓝本参照NI 公司的NAT9914。 本设计实现的GPIB控制器芯片的功能与TMS9914或NAT9914相同，其中包括对 寄存器的读写访问，和微处理器的通信机理，以及同GPIB仪器通信等。状态机 设计完全符合 IEEE-488协议，所以本设计具有极强的通用性。并且所有核心模 块完全采用VerilogHDL语言实现，这不仅能具备专用芯片的功能而且在移植方 面更具灵活性。 总体的设计思想是用可写寄存器中的数值和 IEEE-488数据总线以及控制总 线对状态机进行控制，把状态机产生的各类信息写入可读寄存器。计算机就可以 通过对可写寄存器赋值来控制状态机并通过对可读寄存器读值而获得状态机的 当前状态。从而计算机通过驱动程序来控制GPIB总线上的各类测量仪器。 芯片结构由数据通道、存储单元、状态机组成。在GPIB芯片中，十三个读 写寄存器就是存储单