1、方案設計

完整的實現要包含PC機軟件編程、Virtex-5開發板的底層鏈路實現。PC機的軟件編寫主要實現鏈路的創建注銷控制、數據的組幀、數據的傳輸控制、傳輸過程中的顯示;VirteX-5開發板主要實現數據的鏈路貫通、支持上位機所定義的幀結構的傳輸過程。

2、設計的具體實現

2.1 協議的分析與與裁剪

針對不同的應用環境應當對FC協議進行適當的裁剪，盡可能地有效利用協議標準。FC協議是一個具有五層組成的協議體系。包括：FC-0層、FC-1層、FC-2層、FC-3層、FC-4層。

各層的功能分別為：

(1)FC-O：主要規定了物理接口，包含傳輸介質，收發器及接口等。
(2)FC-1：8 B/10 B編碼;串化解串;比特與字同步。
(3)FC-2：規定了光纖通道的傳輸機制。有序集的檢測與識別；FC端口狀態機；幀的發送與接收，幀接收時要進行有效性檢查；流量控制；幀管理；交換與序列管理；數據幀與響應；多播與廣播；分段與重組；差錯檢測與回復。
(4)FC-3：基本鏈路服務；擴展鏈路服務；查詢組。
(5)FC-4：映射上層協議，本文主要是映射MILstd-1553B協議。

2.2 軟件編程中各模塊的代碼的設計

軟件實現的設計部分：GUI模塊設計、設備抽象層的設計、任務處理模塊的設計、FC的協議及物理功能模塊的設計。

(1)GUI部分主要是顯示作用，可以對接口適配器的相關參數進行設置和界面顯示。GUI模塊設計內容有：整體界面、鏈路參數區、鏈路建立區、信息顯示區。
(2)設備抽象層的設計。該部分在于屏蔽下層不同物理設備間的差異;提供較為簡便的方式，使上層模塊同邏輯進行通信。本層需要提供對上層支持的設備操作接口及在內部通過封裝WinDriver驅動提供的功能接口，實現對上層的功能支持。
(3)任務處理模塊的設計。主要實現對鏈路和數據各自的不同的任務操作情況。鏈路數據區與文件數據區分別需要保存各自的任務數據及狀態，另外，它是 GUI模塊變更LIST的依據，從而還需要保存下層協議所具備的狀態及數據。
(4)FC協議及物理功能模塊的設計。該部分主要描述任務發送協議與鏈路建立協議。

①鏈路建立的注冊過程：數據傳輸前，需要通過注冊建立發送端與接收端的鏈路。首先，發送端把待注冊的地址ID等信息嵌入幀信息中，發送幀信息給接收端;然后，接收端收到幀信息后，解讀出相關的信息，若符合幀的完整性等檢查，則兩端建立鏈路。若不滿足相關檢
查則終止該次注冊過程。
②鏈路的注銷過程：當需要注銷鏈路時，首先，發送端把待注銷的地址ID等信息嵌入幀信息中，發送幀信息給接收端;然后，接收端收到幀信息后，解讀出相關的信息，若符合幀的完整性等檢查，則兩端注銷鏈路，若不滿足相關檢查則終止該次注銷過程。
③數據傳輸過程：數據傳輸是鏈路建立的根本目的

2.3 Virtex-5開發板的底層保證

(1)系統構造邏輯設計主要完成以下幾點功能：控制PCIE硬核實現與上層軟件交互;對上層傳輸數據加CRC校驗;完成FC鏈路初始化過程;完成FC流控功能;完成FC-2差錯處理;控制ROCKET I/O把上層軟件數據通過ROCKET I/O發送;控制ROCKET、I/O把接收恢復的數據傳輸到上層軟件。

(2)邏輯設計的模塊組成：底層邏輯控制模塊主要完成FC物理層通信，它主要包括發送模塊、接收模塊和PCIE控制模塊三部分，每個模塊又根據功能不同劃分多個子模塊，在PCIE控制模塊中，有一些緩存來存放接收模塊傳送過的數據和相應的數據信息，發送模塊也會從PCIE控制模塊的緩存中讀取數據傳送出去，其原理框圖如圖3所示。
 
數據發送模塊 該模塊通過讀取上位機的狀態信息來發送不同的信息，當ACK使能時，該模塊發ACK，當數據使能時，該模塊就發送固定幀數的數據，發送的數據是從緩存中讀取，CRC由該模塊添加。空閑時就發送IDLE碼。

數據接收模塊 接收模塊包括接收控制模塊、CRC模塊和臨時緩存模塊。主要完成數據和鏈路控制幀以及準備信號的接收，并實現CRC校驗，根據幀頭來判斷不同類型的數據幀或控制幀，并存入緩存中，同時將幀的相關信息也放入相應的緩存中。

PCIE接口控制模塊 該模塊主要根據PCIE總線上的地址對應的寄存器的值，譯碼成相應的使能把PCIE總線上數據寫入相應的數據發送buf-f，ACK發送 buff反之根據邏輯輸入的使能，譯碼成對應的PCIE總線上對應地址的對應寄存器的值，并把數據接收的buffACK接收buff數據寫入相應的 PCIE地址上。

2.4 最終實現

通過上位機與FPGA開發板的結合，實現了光纖通道接口適配器的高速性。

3、結語

結合上位機與FPGA開發板，使光纖通道在高速數據傳輸過程中接口處的設計得以實現。雖然該設計是結合上位機配合FPGA的形式才實現的，但從設計思路的角度而言，在實際開發光纖通道接口適配器方面具有借鑒意義。
  
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