本论文的研究内容是西北工业大学航空微电子中心所承担的国防十五预研项目(项目编号41308010307)的一部分,主要完成PC104工控系统SOC芯片“龙腾S1”中串并通信协议控制器的设计与实现。 “龙腾S1”芯片包括与Intelx86完全兼容的嵌入式微处理器、专用SDRAM控制器、可编程中断控制器、高速串行口和双向数据并行口,并提供7个DMA、3个计数器以及PC/AT键盘接口。作者负责设计的串并通信协议控制器实现了“龙腾S1”的串、并接口通信,是工控机与外界通信的主要渠道。 本论文的主要研究工作及研究成果如下: ● 根据“龙腾S1”设计需求,设计了串并通信协议控制器整体结构,包括数据通路和控制通路。 ● 研究分析了异步串行通信协议和IEEE 1284标准并行通信协议。 ● 设计并实现了串并通信协议控制器中的通用异步串行收发器(UART)。参考现有的串行收发器结构,设计了收发控制状态机,以控制包括错误检测在内的整个串行收发过程。 ● 提出并实现了一种IEEE 1284标准并行通信协议控制器,支持不同的并行通信模式。采用异步通信过程同步化的技术,简化了控制通路设计。 ● 完成了串并通信协议控制器的功能验证,在FPGA验证平台上实现了与PC机的正常串、并行通信。以FPGA实现的“龙腾S1”验证系统,已经成功运行了DOS6.22操作系统,并且正确运行了大量的应用程序,串并通信协议控制器工作正常。 通过本论文的研究,完成了串并通信协议控制器的设计、综合、仿真验证及FPGA验证。集成了串并通信协议控制器的“龙腾S1”芯片,已完成后端设计,将于近期流片。论文的研究为SOC设计积累了经验,为“龙腾S1”的流片成功打下基础。