IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡

摘要

本发明公开了一种IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡，其中：IEEE1394控制电路经引出线分别与两个IEEE1394接口，用于配置接口卡的MCU接口，双口RAM存储器电路连接；双口RAM存储器电路经引出线与用于配置接口卡的MCU接口，用于连接设备MCU的MCU接口连接；+5V电源经电源变换电路输出+3.3V电源与IEEE1394控制电路，双口RAM存储器电路连接；用于配置接口卡的MCU接口与用于配置接口卡的MCU连接；用于连接设备MCU的MCU接口与设备的MCU连接；两个IEEE1394接口分别与IEEE1394总线连接。本发明应用广泛，可用于连接各种具有MCU的电子设备。

说明书

技术领域

本发明涉及一种有线传输技术领域的通讯系统，具体是一种IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡。

背景技术

随着计算机技术的迅速发展，各种总线层出不穷。目前已经有很多种总线和接口，如PCI总线、RS232接口和USB接口等。相对于其它总线和接口而言，IEEE1394总线支持高速传输，使用更加方便，可升级，可以独立于主机，支持点到点的连接。它可以作为一个统一的接口标准，使得构成一个系统但使用不同底板环境下的各个模块之间可以协同工作，互相通信，从而使系统的总体性能得到提高。目前很多工业设备和家用电器都没有IEEE1394接口，不能享受IEEE1394通讯协议带来的便利。然而只要这些设备具有MCU，它们就可以通过安装这种IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡，相互之间进行IEEE1394通讯。

经对现有技术的文献检索发现，贺惠农在其专利《一种PCI总线的高速数据通讯接口卡》(专利公开号CN1700148A)中提出了一种PCI总线的高速数据通讯接口卡的设计，提出将其应用于工业现场的数据采样和数字信号分析仪，实现数字信号与计算机之间的高速传输。其不足在于：这种接口卡只适用于PCI总线，不能适用于IEEE1394总线，不支持热插拔，且通讯距离只有200至300厘米。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种用于具有MCU的设备的IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡，满足电子设备之间的高速数据通讯的要求。通过本发明这种IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡，可以使设备通过1394总线，与计算机之间进行IEEE1394的高速数据传输，支持即插即用，可以将通讯距离提高到4.5米，通过中继器还可以使通讯距离增加到72米，且IEEE1394总线上可以通过串接连接多个装有IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡的设备。此外研究人员无需编写有关IEEE1394协议的繁琐细节程序，而只需要编写设备MCU与双口RAM交互的程序，就可以使设备通过这种IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡实现IEEE1394协议下的通讯。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括IEEE1394控制电路、两个IEEE1394接口、用于配置接口卡的MCU接口、双口RAM存储器电路、用于连接设备MCU的MCU接口、电源变换电路，IEEE1394控制电路经引出线分别与两个IEEE1394接口、用于配置接口卡的MCU接口、双口RAM存储器电路连接；双口RAM存储器电路经引出线与用于配置接口卡的MCU接口、用于连接设备MCU的MCU接口连接；+5V电源经电源变换电路输出+3.3V电源与IEEE1394控制电路、双口RAM存储器电路连接；用于配置接口卡的MCU接口与用于配置接口卡的MCU连接；用于连接设备MCU的MCU接口与设备的MCU连接；两个IEEE1394接口分别与IEEE1394总线连接。

通过本IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡外接的用于配置接口卡的MCU，配置接口卡上的IEEE1394芯片，使其开始工作；将IEEE1394总线上发给本IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡所连接设备的IEEE1394数据包通过接口卡的IEEE1394接口传给IEEE1394芯片，IEEE1394芯片通知用于配置接口卡的MCU接收到数据，在收到用于配置接口卡的MCU发来的读指令后，将数据包传给用于配置接口卡的MCU，用于配置接口卡的MCU将数据包中的有效数据，即需要传给设备的数据，提取出来，存入双口RAM芯片，设备MCU通过读双口RAM芯片获得传给设备的数据；设备需要发送数据时，设备MCU将数据写入双口RAM芯片，用于配置接口卡的MCU将数据从双口RAM芯片读出，将这些数据以及发送数据的指令传给IEEE1394芯片，IEEE1394芯片将数据打成IEEE1394数据包，通过IEEE1394接口将数据发送到IEEE1394总线上。

所述的IEEE1394控制电路，其核心为一块用于控制IEEE1394数据收发的IEEE1394芯片。电路的主要作用为根据从用于配置接口卡的MCU传来的初始化指令，初始化IEEE1394芯片；根据从用于配置接口卡的MCU传来的发数据指令将数据打包，按照IEEE1394通讯协议，向IEEE1394接口发送数据；从IEEE1394接口接收数据，根据从用于配置接口卡的MCU传来的接收数据指令将接收到的数据传给用于配置接口卡的MCU。

所述的IEEE1394接口，用于连接接口卡以及IEEE1394总线，实现IEEE1394控制电路与1394总线之间的双向数据传输。将IEEE1394总线上的数据传给IEEE1394芯片，将IEEE1394芯片要发送到IEEE1394总线上的数据发送到总线上。

所述的用于配置接口卡的MCU接口，用于连接IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡以及接口板外接的用于配置接口卡的MCU。用于配置接口卡的MCU是接口卡的外接模块，主要用于初始化IEEE1394芯片，读写IEEE1394芯片以及双口RAM。用于配置接口卡的MCU发给IEEE1394芯片或者双口RAM的指令数据通过该接口传给IEEE1394控制电路或双口RAM存储器电路，IEEE1394控制电路或双口RAM存储器电路发送给用于配置接口卡的MCU的数据通过该接口传给用于配置接口卡的MCU。

所述的双口RAM存储器电路，其核心为一块双口RAM芯片，双口RAM芯片一侧端口用于实现与用于配置接口卡的MCU接口的数据传输，另一侧端口用于实现与接口卡所连接设备的MCU接口的数据传输。双口RAM芯片储存用于配置接口卡的MCU写入的数据，供设备MCU读取；储存设备MCU写入的数据，供用于配置接口卡的MCU读取。当两侧端口所连接的MCU访问双口RAM发生冲突时，通过双口RAM芯片自身的仲裁机制判断哪一方获得访问权，以防止冲突的发生。

所述的用于连接设备MCU的MCU接口，用于连接IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡以及接口卡所连接设备的MCU。接口卡上的双口RAM芯片与设备MCU通过该接口进行数据交互。

所述的电源变换电路，将外接的5V电源转换为3.3V电源，提供给IEEE1394控制电路和双口RAM存储器电路；将5V电源转换为1.9V电源，提供给IEEE1394控制电路。

本发明所具有的有益效果是：

1、即插即用，安装有这种接口卡的设备可以方便的接入到IEEE1394网络中；

2、高速数据通讯，设备在IEEE 1394协议的支持下可以实现400Mbps甚至更高数据传输速率；

3、热插拔，当多个设备通过各自的IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡与IEEE1394总线连接时，带电接入或移出某一个设备不会影响其它设备之间的数据传输；

4、各个装有IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡的设备之间的距离可达4.5米，加上中继器可达72米。

5、网络中不需要服务器，各设备通过这种接口卡可以实现点对点的通讯；

6、应用范围广，各种具有MCU的设备都可以挂接FPGA连接接口卡上用于连接设备MCU的MCU接口，然后接入到IEEE1394总线上；并且用户可以根据自己需要，选择不同型号的MCU来连接接口卡上用于配置接口卡的MCU接口，配置接口卡。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是IEEE1394控制电路原理图，其中图2(a)是IEEE1394控制电路总图、图2(b)是与用于配置接口卡的MCU接口连接的电路图、图2(c)是IEEE1394接口配置电路图、图2(d)是IEEE1394芯片外围电路图；

图3是两个IEEE 1394接口原理图；

图4是用于配置接口卡的MCU接口原理图；

图5是双口RAM数据存储器电路原理图；

图6是用于连接设备MCU的MCU接口原理图；

图7是电源变换电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：IEEE1394控制电路1、两个IEEE1394接口2、用于配置接口卡的MCU接口3、双口RAM存储器电路4、用于连接设备MCU的MCU接口5、电源变换电路6，IEEE1394控制电路1经引出线分别与两个IEEE1394接口2、用于配置接口卡的MCU接口3、双口RAM存储器电路4连接，双口RAM存储器电路4经引出线与用于配置接口卡的MCU接口3、用于连接设备MCU的MCU接口5连接，+5V电源经电源变换电路6输出+3.3V电源与IEEE1394控制电路1、双口RAM存储器电路4连接，用于配置接口卡的MCU接口3与用于配置接口卡的MCU连接，用于连接设备MCU的MCU接口5与设备的MCU连接，两个IEEE1394接口2分别与IEEE1394总线连接。

如图2所示，所述的IEEE1394控制电路1包括TSB43AA82芯片U1，电阻R1-R25，电容C1-C23，两脚晶振XTAL。这些元器件的连接关系为：

TSB43AA82芯片U1的引脚DA0-DA15通过数据线D0-D15与用于配置接口卡的MCU接口3相连、引脚BDIO8-BDIO15通过地址线A0-A7与用于配置接口卡的MCU接口3相连、引脚XCS通过1394片选线CE0与用于配置接口卡的MCU接口3相连、引脚XWR通过写信号线WE与用于配置接口卡的MCU接口3相连、引脚XRD通过读控制线RD与用于配置接口卡的MCU接口3相连、引脚XWAIT通过忙信号线RDY与用于配置接口卡的MCU接口3相连、引脚XINT通过中断信号线XINT1与用于配置接口卡的MCU接口3相连、引脚XRESETP和XRESETL通过复位信号线RESET与用于配置接口卡的MCU接口3相连，以上电路是TSB43AA82芯片U1与用于配置接口卡的MCU接口连接的电路；

TSB43AA82芯片U1的4对引脚TPA1P、TPA1N，TPB1P、TPB1N，TPA2P、TPA2N，TPB2P、TPB2N分别通过4对双绞线信号线对TPA1P、TPA1N，TPB1P、TPB1N，TPA2P、TPA2N，TPB2P、TPB2N与两个IEEE1394接口2相连，线缆供电引脚CPS通过限流电阻R9与两个IEEE1394接口2相连，第一对电容C2和电阻R6并联后，一端接地，另一端分别连接两个电阻R5、R7的一端，这两个电阻的其中一个电阻R5的另一端连接TSB43AA82芯片U1_B的TPB2P引脚，这两个电阻的其中另一个电阻R7的另一端连接TSB43AA82芯片U1_B的TPB2N引脚，第二对电容C4和电阻R14并联后，一端接地，另一端分别连接两个电阻R12、R13的一端，这两个电阻的其中一个电阻R12的另一端连接TSB43AA82芯片U1_B的TPB1P引脚，这两个电阻的其中另一个电阻R13的另一端连接TSB43AA82芯片U1_B的TPB1N引脚，TSB43AA82芯片U1的双绞线偏压输出引脚TPBIAS2通过电阻R3、R4分别连接到双绞线信号线对TPA2P、TPA2N，同时经过去耦电容C1接地，TSB43AA82芯片U1的双绞线偏压输出引脚TPBIAS1通过电阻R10、R11分别连接到双绞线信号线对TPA1P、TPA1N，同时经过去耦电容C3接地，TSB43AA82芯片U1的引脚R0和R1之间接电流设置电阻R8，以上电路是IEEE1394接口配置电路；

TSB43AA82芯片U1的引脚FILTER0和FILTER1之间接滤波电容C7，TSB43AA82芯片U1的3.3V电源入口处接若干去耦电容C8-C18，TSB43AA82芯片U1的1.9V电源入口处接若干去耦电容C19-C23，TSB43AA82芯片U1的引脚BDOCLKDIS、M8M16、ALE、PHYTESTM分别接上拉电阻R1、R2、R15、R17，TSB43AA82芯片U1的引脚/EN接下拉电阻R16，TSB43AA82芯片U1的引脚TESTO-TEST7接下拉电阻R18-R25，两脚晶振XTAL的一端连接TSB43AA82芯片U1的引脚X1，另一端连接TSB43AA82芯片U1的引脚X0，两脚晶振XTAL的两端各连一个电容C5、C6，这两个电容C5、C6的另一端接地，以上电路为IEEE1394芯片的外围电路。

所述的TSB43AA82芯片U1是TI公司生产的IEEE1394物理层和链路层综合控制芯片，支持IEEE1394-1995规范和IEEE1394a-2000规范，集成有两个传输速率高达400Mbps的IEEE1394物理层端口。

如图3所示，所述的两个IEEE1394接口2包括两个通用的IEEE 1394插座U2、U3，IEEE 1394插座U3的TPA+、TPA-引脚分别通过双绞线信号线对TPA1P、TPA1N与TSB43AA82芯片U1相连，IEEE 1394插座U3的TPB+、TPB-引脚分别通过双绞线信号线对TPB1P、TPB1N与TSB43AA82芯片U1相连，IEEE 1394插座U2的TPA+、TPA-引脚分别通过双绞线信号线对TPA2P、TPA2N与TSB43AA82芯片U1相连，IEEE1394插座U2的TPB+、TPB-引脚分别通过双绞线信号线对TPB2P、TPB2N与TSB43AA82芯片U1相连，两个IEEE 1394插座U2、U3的PWR引脚通过限流电阻R9与TSB43AA82芯片U1的引脚CPS相连。

如图4所示，所述的用于配置接口卡的MCU接口3包括双排插针JP1，通过数据线D0-D15、地址线A0-A7、1394片选线CE0、双口RAM片选线CE2、写信号线WE、读信号线RD、忙信号线RDY、中断信号线XINT1、复位信号线RESET与IEEE1394控制电路1以及双口RAM数据存储器电路4相连。

如图5所示，所述的双口RAM数据存储器电路4包括CY7C026A芯片U4作为数据存储区，电阻R26-R34，电容C24-C26，这些元器件之间的连接关系为：CY7C026A芯片U4的引脚/SEML、/INTL、M/S、/SEMP、/INTR分别接上拉电阻R26-R30，CY7C026A芯片U4的引脚/LBL、/UBL、/LBR、/UBR分别接下拉电阻R31-R34，CY7C026A芯片U4的3.3V电源入口接若干去耦电容C24-C26；CY7C026A芯片U4的引脚I/O0L-I/O15L通过数据线D0-D15与用于配置接口卡的MCU接口3相连，引脚A0L-A13L通过地址线A0-A13与用于配置接口卡的MCU接口3相连，引脚CEL通过双口RAM片选线CE2与用于配置接口卡的MCU接口3相连，引脚R/WL通过写信号线WE与用于配置接口卡的MCU接口3相连，引脚OEL通过读信号线RD与用于配置接口卡的MCU接口3相连，引脚BUSYL通过忙信号线RDY与用于配置接口卡的MCU接口3相连；CY7C026A芯片U4的引脚I/O0R-I/O15R通过数据线IORO-IOR15与用于连接设备MCU的MCU接口5相连，引脚A0R-A13R通过地址线ARO-AR13与用于连接设备MCU的MCU接口5相连，引脚CER通过双口RAM片选线CER与用于连接设备MCU的MCU接口5相连，引脚R/WR通过写信号线RWR与用于连接设备MCU的MCU接口5相连，引脚OER通过读信号线OER与用于连接设备MCU的MCU接口5相连，引脚BUSYR通过忙信号线BUSYR与用于连接设备MCU的MCU接口5相连。

所述的CY7C026A芯片U4是CYPRESS公司生产的16K×16低功耗CMOS型静态双口RAM。

如图6所示，所述的用于连接设备MCU的MCU接口5包括双排插针JP2，通过数据线IORO-IOR15、地址线AR0-AR13、双口RAM片选线CER、写信号线RWR、读信号线OER、忙信号线BUSYR与双口RAM数据存储器电路4相连。

如图7所示，所述的电源变换电路6包括电压变换TPS75733芯片U5，电压变换TPS75733芯片U5的引脚FB/PG接上拉电阻R35，电压变换TPS75733芯片U5的引脚OUTPUT接指示灯LED1，指示灯LED1通过接入电阻R36接地，电压变换TPS75733芯片U5的引脚OUTPUT通过并联电容C28、C29接地，电压变换TPS75733芯片U5的5V电源入口通过去耦电容C27接地。在电路板四个角的电源线上分别并联一对滤波电容C30、C34，C31、C35，C32、C36，C33、C37。

所述的TPS75733芯片U5是TI公司生产的5V转3.3V的电压变换芯片。

本实施例的具体实施的工作过程：

1、设备接入IEEE1394网络。用户根据设备的MCU型号，设计FPGA，将设备的MCU通过FPGA与IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡连接，通过专用的IEEE1394电缆连接接口卡上的IEEE 1394接口，将设备接入IEEE1394网络；

2、连接配置接口卡的MCU与接口卡。将用于配置接口卡的MCU与IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡连接。IEEE 1394通讯接口系统上电后，MCU运行程序，写TSB43AA82的配置ROM及配置寄存器。

3、建立通讯连接。整个IEEE1394系统完成总线复位，树标识和自标识过程。从而，IEEE1394网络中各个设备之间建立了正常的通讯。

4、进行数据传输。配置接口卡的MCU处于循环扫描状态，一旦接口卡从IEEE1394总线上接收到数据，MCU就把数据保存下来，在双口RAM可写后，将数据存入双口RAM；一旦双口RAM中接收到设备写入的数据，MCU就将数据读出，然后发送到IEEE1394总线上。设备MCU只需要通过读写双口RAM，就可以实现数据的收发。

本实施例主要应用于各种具有MCU的设备。设备的MCU可以通过挂接FPGA然后通过这种IEEE1394总线的高速数据通讯接口卡接入到IEEE1394网络，实现设备与IEEE1394网络中其它设备之间的高速数据通讯。