SoC技術在FC芯片設計中的應用

數據收發(fā)緩沖區(qū)的定義

數據緩沖區(qū)TX-FIFO、RX-FIFO的定義如表2所示：途中發(fā)送緩沖區(qū)是33位，低32位是發(fā)送的數據，第32位用于表示當前碼字是否為有序集碼。接收緩沖區(qū)是36位，低32位是接收到的數據，高位部分保存FC-2幀的CRC校驗結果、8b/10b碼的譯碼校驗等信息。

5.1 功能概述

FC芯片中有兩路“FC幀收發(fā)模塊及其數據緩沖器”，它們實現FC-2層協議中的幀打包、開包。它是整個系統(tǒng)的軟硬件交會點，是整個系統(tǒng)的核心，其關鍵在于制定相關的設計規(guī)則。

5.2 數據緩沖區(qū)的使用規(guī)則

根據多路總線并行工作的原則，設置四塊獨立的數據緩沖區(qū)，采用雙口RAM，用于在CPU和幀收發(fā)器之間交換數據。收發(fā)數據緩沖區(qū)的使用規(guī)則如下：

（1）發(fā)送緩沖區(qū)TXBUF。根據圖3所示的FC-2幀格式，該緩沖區(qū)用于存放幀頭和有效數據。前24個字節(jié)是固定存放幀頭的幀頭區(qū)，后面是有效數據區(qū)。發(fā)送時，模塊TXF-CTL從幀頭區(qū)取幀頭信息發(fā)送，根據寄存器中發(fā)送起始地址（TXOFFSET）和發(fā)送個數（TXCOUNT）的值從TXBUF中連續(xù)取數據發(fā)送。這里，只設置1個幀頭區(qū)，是考慮到在“序列”中幀頭具有相關性，同時1個幀頭區(qū)不存在多個區(qū)域的切換，簡化了硬件實現。

（2）接收緩沖區(qū) RXBUF。該緩沖區(qū)采用循環(huán)隊列的方式，由模塊RXF-CTL順序寫入數據，數據的存儲順序如圖3所示的FC-2幀格式。在完成1幀數據接收后，模塊 RXF-CTL要在寄存器中表明當前幀在RXBUF中的接收起始地址（RXOFFSET）和接收到的個數（RXCOUNT）。CPU讀取寄存器 RXCOUNT后，該寄存器自動清零。上述使用規(guī)則是整個系統(tǒng)進行SoC設計的要點。

工作過程

數據的發(fā)送過程發(fā)送：

（1）CMD_RESET。模塊TXF-CTL復位，進入空閑態(tài)。

（2）CMD_TEST：由CPU直接控制數據的發(fā)送，模塊TXF-CTL進入空閑態(tài)。

（3）CMD_START_TX1：在空閑態(tài)并且CMD_TEST和CMD_START_TX2都無效時，進入按幀發(fā)送數據的狀態(tài)，模塊TXF-CTL發(fā)出SENDING信號。模塊TXF- CTL先向FC發(fā)送通道的TX-FIFO發(fā)送有序集碼lDLE（K28.5D21.4D21.5D21.5）；根據SOF碼型寄存器發(fā)送相應的SOF；然后從TXBUF的幀頭區(qū)取數據依次發(fā)送；以后，如果數據從TXBUF取，則根據寄存器發(fā)送起始地址（TXOFFSET）和發(fā)送個數（TXCOUNT）從 TXBUF中取出對應的數據發(fā)送；發(fā)送完有效數據后，再根據EOF碼型寄存器發(fā)送相應的EOF；最后再發(fā)一個有序集碼 IDLE（K28.5D21.4D21.5D21.5）。一幀數據發(fā)完后，將SENDING信號清零，CMD_START_TX1清零，發(fā)中斷信號 INTTXi，然后回到空閑態(tài)。發(fā)送過程只有CMD_RESET可以中斷。

（4）如果數據來在ULP-FIFO，則讀發(fā)送個數（TXCOUNT），從ULP-FIFO中取數發(fā)送，若發(fā)送個數（TXCOUNT）大于FC-2幀規(guī)定的長度，則按2112字節(jié)的長度分多幀發(fā)送，每幀完畢，自動修改幀頭中的幀記數值，并且自動選擇相應的SOF和EOF定界符；若發(fā)送的過程中ULP-FIFO空，則自動結束這一幀的發(fā)送，并啟動超時定時器，等待ULP-FIFO中的數據。當發(fā)送個數（TXCOUNT）規(guī)定的數據發(fā)完后，或者超時，則將SENDING信號清零，CMD_START_TX1 清零，發(fā)中斷信號INTTXi，然后回到空閑態(tài)。發(fā)送過程只有CMD_RESET可以中斷。

（5）CMD_START_TX2：在空閑態(tài)當CMD_START_TX2有效時，模塊TXF-CTL按有序

集碼寄存器和有序集碼參數寄存器的定義發(fā)送有序集碼。

數據的接收過程

數據的接收有兩種方式：由CPU直接控制；由RXF-CTL按FC-2幀格式接收數據。CPU可通過FC-2幀收發(fā)控制器的寄存器向模塊RXF-CTL發(fā)命令來控制數據發(fā)送：

（1）CMD_RESET。模塊TXF-CTL復位，進入空閑態(tài)。

（2）CMD_TEST：由CPU直接控制數據的接收。

（3）CMD_START_RXi：在空閑態(tài)并且CMD_TEST無效時，進入按幀接收數據的狀態(tài)。模塊RXF-CTL從FCSET-A的RX-FIFO中收到有序集碼SOF后，發(fā)出 RECEIVE信號，表示已經開始1幀數據的接收。模塊RXF-CTL將收到的數據依次寫入循環(huán)緩沖區(qū)RXBUF。再收到任一個有序集碼后，1幀數據接收結束，將RECEIVE信號清零。更新寄存器接收起始地址（RXOFFSET）和接收到的個數（RXCOUNT）。如果接收到的CRC碼無效或者最后一個有序集碼不是EOF，則將接收有錯（RXERR）置‘1’，否則發(fā)出INTRXi中斷信號，表示收到1幀正確的數據。繼續(xù)下一幀的數據的接收。在1幀數據接收的過程中，只有CMD_RESET可以中斷；如果尚未開始接收1幀數據，則CMD_TEST可使其回到空閑態(tài)。CPU讀寄存器RXOFFSET、 RXERR和RXCOUNT可知道接收到的數據存放的地址和個數以及數據幀是否有效。

另外CMD_START_Rxi還用來控制FC接收通道中的RX-FIFO控制器。CMD_START_Rx1控制FC接收通道按FC-2幀接收數據存入RX-FIFO；CMD_START_Rx2控制 FC接收通道接收所有數據（除了連續(xù)的IDLE有序集碼之外）存入RXFIFO。

內置CPU的配置及ULP的設計

內置CPU通過嵌入的軟件完成FC-2層的序列和交換的協議，同時實現ULP與上層的通訊。

CPU外設的配置

CPU配置的外設和總線接口定義如下：

（1）兩個RS232串行口。

（2）看門狗定時器：WATCHDOG-TIMER。

（3）兩個FC-2層通訊用的定時器：FCTIMER1，FC-TIMER2。

（4）接收兩路FC-2幀收發(fā)控制器中斷的PIO：INTFRAME-PIO。兩個接受來自RX-FIFO的有序集譯碼的PIO：ORDERSET- PIO1，ORDERSETPIO2。兩個內總線接口，用于操作兩路FC-2幀收發(fā)控制器?？筛鶕僮鞴δ苄枰?，對FC-2幀收發(fā)控制器的各寄存器進行定義。