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本项目来源于西安微电子研究所项目“LS-1394控制器设计”,研究目标是研制出具有我国自主知识产权的线缆方式下的IEEE1394标准接口芯片。它包括物理层模块设计和链路层模块设计两个部分,两个模块在同一个芯片中实现,其中物理层模块由我来设计,链路层模块由马荣毅同学设计。而本文主要阐述了基于FPGA的三端口100M bps的IEEE1394物理层模块的设计。论文首先阐述了IEEE1394的物理层规范,通过对规范的描述,逐步分析了IEEE1394总线物理层的设计需求。从设计需求出发,提出整体的设计框架,包括方案设计、器件的选型、芯片接口规划、物理层于链路层的内部接口规划。随后论文对物理层模块设计进行了详细介绍,把物理层模块设计展开,将其细分为线缆接口、数据收发、链路层接口三个子模块。首先,通过对线缆接口模块的主状态机设计的分解,阐述了物理层根据接口信号变化实现总线配置、总线仲裁及数据传输的控制过程;然后对数据收发子模块设计详细分析,说明了物理层实现数据的接收同步、数据发送与转发、以及NRZ编码的方法;最后深入介绍链路层接口子模块的设计,分析接收数据的上传、链路层请求处理、链路层数据发送、自标识包产生方法等功能,说明物理层与链路层的数据交换方式。论文最后阐述了基于ISA卡的LS-1394芯片的验证系统的构建过程和验证方法,并通过与标准TI公司TSB41AB23的PCI-1394卡进行1394总线基本传送、大量数据通讯、以及互联试验,检验设计的兼容性。详细分析了设计的调试过程和设计方案整体性能,进而提出难点与问题的解决办法。试验结果表明,根据上面的方案设计的1394物理层模块,通过系统验证,完全符合IEEE1394-1995标准规范,结合IEEE1394链路层模块一起使用就可以构成一个完整的IEEE1394节点控制器。