示波器中Flexray協(xié)議分析與觸發(fā)電路設(shè)計(jì)

邵成華（中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所,山東 青島 266555）

示波器中Flexray協(xié)議分析與觸發(fā)電路設(shè)計(jì)

邵成華
（中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所,山東 青島 266555）

介紹了示波器中Flexray協(xié)議分析與觸發(fā)電路設(shè)計(jì)，該電路能在不增加示波器硬件成本的情況下實(shí)現(xiàn)Flexray協(xié)議分析與觸發(fā)功能，已經(jīng)成功應(yīng)用于示波器中。

Flexray；高速比較器；協(xié)議分析；協(xié)議觸發(fā)

混合示波器中的協(xié)議分析與觸發(fā)功能越來越豐富，如何在不增加硬件成本的情況下快速地把協(xié)議分析與觸發(fā)功能融進(jìn)示波器成為迫切需要解決的問題。

1　示波器中Flexray協(xié)議分析與觸發(fā)總體方案

本文要設(shè)計(jì)的Flexray協(xié)議分析與觸發(fā)電路充分利用了示波器中通道調(diào)理電路、高速比較器、FPGA等已有電路，主要工作在FPGA中完成，原理框圖如圖1所示。flexray信號經(jīng)過示波器的通道調(diào)理電路后進(jìn)入高速比較器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號以LVDS的方式與FPGA連接，F(xiàn)PGA完成flexray協(xié)議的分析與觸發(fā)功能。

2　關(guān)鍵電路實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是FPGA設(shè)計(jì)，主要完成時(shí)鐘的產(chǎn)生及選擇、幀頭檢測、協(xié)議解碼、協(xié)議分析、協(xié)議觸發(fā)以及數(shù)據(jù)存儲等功能，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)的功能框圖如圖2所示：

時(shí)鐘發(fā)生模塊主要用來產(chǎn)生62.5MHz、125MHz以及250MHz的解碼時(shí)鐘，時(shí)鐘選擇電路根據(jù)flexray總線信號的速率選擇相應(yīng)的時(shí)鐘，當(dāng)總線速率為2.5MHz、5MHz、10MHz時(shí)時(shí)鐘選擇電路分別輸出62.5MHz、125MHz以及250MHz的解碼時(shí)鐘clk。

比較器輸出的差分信號經(jīng)過IBUFDS變成單端后送入幀頭檢測模塊進(jìn)行幀頭檢測，幀頭檢測模塊根據(jù)圖3所示flexray總線的幀編碼特點(diǎn)了進(jìn)行檢測。從flexray總線的幀編碼圖可以看出一幀中TSS具有唯一性，因此，幀頭檢測模塊可以通過解碼時(shí)鐘clk來檢測TSS。幀頭檢測模塊的檢測過程仿真如圖4所示，幀編碼為ch_clk，當(dāng)TSS的時(shí)間長度大于等于計(jì)數(shù)器count2預(yù)設(shè)置的計(jì)數(shù)時(shí)間（即TSS的最小時(shí)間間隔）時(shí)產(chǎn)生test2；當(dāng)幀編碼信號ch_clk的上升沿檢測到test2為高時(shí)產(chǎn)生test3，同時(shí)啟動計(jì)數(shù)器count4，count4的計(jì)數(shù)時(shí)間為幀起始序列FSS的寬度，count4計(jì)數(shù)結(jié)束后啟動count5、count6、count7，count7為字節(jié)計(jì)數(shù)，count6為字節(jié)起始序列和字節(jié)中位的計(jì)數(shù)。從圖中可以看出當(dāng)ch_clk的下降沿檢測到count7的值為1且count6的值為1時(shí)產(chǎn)生了幀頭觸發(fā)使能信號frame_start_trig_en，該信號送入觸發(fā)電路就能產(chǎn)生幀頭觸發(fā)。

檢測到幀頭后，解碼模塊開始解碼，解碼過程如圖5所示，decode_data為解碼，其前5個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)指示位、空幀指示位、啟動幀指示位、ID、有效數(shù)據(jù)長度、頭部循環(huán)校驗(yàn)、循環(huán)計(jì)數(shù)等數(shù)據(jù)；第6個(gè)字節(jié)開始為有效數(shù)據(jù)。

協(xié)議分析及觸發(fā)模塊根據(jù)解碼模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議分析和觸發(fā)條件判斷，若滿足觸發(fā)條件擇發(fā)出觸發(fā)信號給觸發(fā)電路，觸發(fā)電路來完成觸發(fā)。

3　結(jié)束語

本文主要介紹了示波器中Flexray協(xié)議分析與觸發(fā)電路設(shè)計(jì)，重點(diǎn)描述了時(shí)鐘發(fā)生模塊、幀頭檢測模塊、解碼模塊、協(xié)議分析及觸發(fā)模塊。該設(shè)計(jì)方法及思想在以往的課題中得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的效果。

[1]羅峰,蘇劍,袁大宏.汽車網(wǎng)絡(luò)與總線標(biāo)準(zhǔn)[J].汽車工程,2003，25(04):372-376.

[2]田耘,徐文波.XilinxFPGA開發(fā)實(shí)用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.

[3]www.FlexRay.com.

邵成華（1982-），男，碩士研究生，工程師，主要從事數(shù)據(jù)采集與示波器的硬件研發(fā)。