TSB12LV32-EP：高性能IEEE 1394a-2000鏈路層控制器的全面解析

在高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)以其高效、穩(wěn)定的特性一直備受關(guān)注。TSB12LV32-EP作為一款符合IEEE 1394-1995和P1394a標(biāo)準(zhǔn)的通用鏈路層控制器，為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)帶來(lái)了強(qiáng)大的支持。今天，我們就一起來(lái)深入了解這款控制器的各項(xiàng)特性和應(yīng)用。

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一、TSB12LV32-EP概述

1.1 功能描述

TSB12LV32（GP2Lynx）具備在1394物理鏈路接口、外部主機(jī)控制器和連接到數(shù)據(jù)移動(dòng)端口（本地總線接口）的外部設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的能力。它通過(guò)內(nèi)部2K字節(jié)FIFO，能以高達(dá)400 Mbps的速率在微控制器接口和物理鏈路接口之間傳輸和接收1394數(shù)據(jù)包。此外，它還能生成和檢測(cè)1394周期開始數(shù)據(jù)包，與物理層進(jìn)行事務(wù)層傳輸請(qǐng)求通信，并生成和檢查32位循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）。

1.2 特性亮點(diǎn)

• 溫度性能卓越：具有 -40°C 至 110°C 的擴(kuò)展溫度性能，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。
• 標(biāo)準(zhǔn)兼容性強(qiáng)：符合IEEE 1394-1995標(biāo)準(zhǔn)和1394a-2000補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，支持400、200或100 Mbps的傳輸速率。
• 接口靈活多樣：支持與多種微處理器/微控制器直接接口，具有可編程的字節(jié)序交換功能，其16/8位主機(jī)總線接口還支持ColdFire微控制器模式，最高時(shí)鐘頻率可達(dá)60 MHz。
• FIFO設(shè)計(jì)合理：內(nèi)部FIFO分為異步傳輸FIFO（ATF）和通用接收FIFO（GRF），每個(gè)FIFO有520個(gè)四字節(jié)（2K字節(jié)），能有效存儲(chǔ)傳輸和接收的數(shù)據(jù)包。

二、內(nèi)部寄存器詳解

2.1 配置寄存器

TSB12LV32的配置寄存器（CFR）涵蓋了多個(gè)功能寄存器，如版本寄存器、數(shù)據(jù)移動(dòng)控制寄存器、控制寄存器等。這些寄存器控制著設(shè)備的各種操作模式和參數(shù)設(shè)置。例如，數(shù)據(jù)移動(dòng)控制寄存器（地址04h）控制數(shù)據(jù)移動(dòng)端口的操作，包括數(shù)據(jù)包每塊傳輸數(shù)量、字節(jié)序交換、字節(jié)模式、握手模式等設(shè)置。

2.2 寄存器定義

不同的寄存器有不同的功能定義。以版本寄存器（地址00h）為例，其值固定為7115 38A0h，用于軟件唯一識(shí)別該設(shè)備。而控制寄存器（地址08h）則決定了TSB12LV32的基本操作，如GRF錯(cuò)誤時(shí)的刷新控制、自識(shí)別（SID）數(shù)據(jù)包的接收控制、發(fā)送和接收使能等。

三、微控制器接口

3.1 接口模式

微控制器接口支持多種操作模式，包括16位固定定時(shí)模式、16位MCS - MCA握手模式、ColdFire模式等。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求通過(guò)配置COLDFIRE、M8BIT/SIZ0和MCMODE/SIZ1等端子來(lái)選擇合適的模式。

3.2 讀寫操作

微控制器的讀寫操作通過(guò)特定的協(xié)議進(jìn)行。寫操作時(shí)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)寬度和模式，按照一定的順序?qū)?shù)據(jù)寫入相應(yīng)的寄存器或FIFO。讀操作則根據(jù)微控制器的請(qǐng)求，從寄存器或FIFO中讀取數(shù)據(jù)。不同模式下的讀寫操作有不同的時(shí)序要求，例如在固定定時(shí)模式下，支持突發(fā)傳輸，通過(guò)脈沖MCS低電平來(lái)啟動(dòng)訪問，數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)BCLK時(shí)鐘進(jìn)行。

四、鏈路核心組件

4.1 物理接口

物理接口為發(fā)射器和接收器提供物理層服務(wù)，包括訪問串行總線、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包以及發(fā)送和接收確認(rèn)數(shù)據(jù)包等。它還實(shí)現(xiàn)了德州儀器專利待批的總線保持器電流隔離功能。

4.2 發(fā)射器和接收器

發(fā)射器從ATF或數(shù)據(jù)移動(dòng)端口獲取數(shù)據(jù)，創(chuàng)建正確格式的1394數(shù)據(jù)包并通過(guò)物理接口傳輸。接收器接收來(lái)自物理接口的數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)包是否尋址到本節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行CRC校驗(yàn)。對(duì)于尋址到本節(jié)點(diǎn)且CRC校驗(yàn)通過(guò)的數(shù)據(jù)包，將其存儲(chǔ)到GRF中。

4.3 周期定時(shí)器和監(jiān)視器

周期定時(shí)器用于支持等時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，由周期偏移、周期計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)三個(gè)字段組成。周期監(jiān)視器觀察設(shè)備活動(dòng)，處理等時(shí)活動(dòng)的調(diào)度，檢測(cè)周期開始和丟失的周期開始數(shù)據(jù)包，并設(shè)置相應(yīng)的中斷位。

五、數(shù)據(jù)移動(dòng)端口接口

5.1 數(shù)據(jù)流動(dòng)模式

數(shù)據(jù)移動(dòng)端口支持異步、等時(shí)和異步流數(shù)據(jù)包的傳輸和接收，具有八種操作模式，包括等時(shí)接收（帶或不帶自動(dòng)頭/尾去除）、等時(shí)傳輸（帶或不帶自動(dòng)頭插入）、異步接收（帶或不帶自動(dòng)頭/尾去除）和異步傳輸（帶或不帶自動(dòng)頭插入）。

5.2 操作模式詳解

以等時(shí)傳輸帶自動(dòng)頭插入模式為例，當(dāng)DMREADY信號(hào)為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)移動(dòng)端口按順序執(zhí)行一系列操作，包括激活DMDONE信號(hào)、請(qǐng)求鏈路核心傳輸數(shù)據(jù)、插入頭信息、接收數(shù)據(jù)有效負(fù)載等。不同的操作模式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置。

六、FIFO內(nèi)存訪問

6.1 FIFO結(jié)構(gòu)

TSB12LV32的FIFO分為ATF和GRF，分別用于存儲(chǔ)傳輸和接收的數(shù)據(jù)包。ATF由520個(gè)四字節(jié)的RAM、一個(gè)寫緩沖區(qū)和控制邏輯組成，GRF包含520個(gè)四字節(jié)的RAM、一個(gè)預(yù)取緩沖區(qū)和控制邏輯。

6.2 訪問操作

對(duì)ATF的訪問需要按照一定的步驟進(jìn)行，確保數(shù)據(jù)包的正確傳輸。例如，寫操作時(shí)，需要依次將數(shù)據(jù)包的各個(gè)四字節(jié)寫入相應(yīng)的地址，直到最后一個(gè)四字節(jié)寫入后，數(shù)據(jù)包才被確認(rèn)傳輸。對(duì)GRF的訪問則通過(guò)讀取地址60h（GRF數(shù)據(jù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)包被驗(yàn)證且GRF有足夠空間時(shí)，硬件會(huì)觸發(fā)接收數(shù)據(jù)包中斷，GRF預(yù)取緩沖區(qū)會(huì)自動(dòng)從RAM中讀取數(shù)據(jù)。

七、數(shù)據(jù)格式

7.1 異步傳輸/接收格式

異步傳輸和接收有兩種基本格式：四字節(jié)數(shù)據(jù)包和塊數(shù)據(jù)包。四字節(jié)傳輸格式中，第一個(gè)四字節(jié)包含數(shù)據(jù)包控制信息，后續(xù)四字節(jié)包含地址和數(shù)據(jù)等信息。塊傳輸格式中，除了控制信息和地址信息外，還包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和擴(kuò)展事務(wù)代碼等信息。

7.2 等時(shí)傳輸/接收格式

等時(shí)傳輸數(shù)據(jù)包的格式包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、TAG、通道號(hào)、事務(wù)代碼和同步位等信息。等時(shí)接收數(shù)據(jù)的格式根據(jù)接收端口的不同（DM或GRF）有所差異，但都包含數(shù)據(jù)包接收信息和等時(shí)數(shù)據(jù)。

八、TSB12LV32/Phy接口

8.1 工作原理

TSB12LV32與物理層設(shè)備（Phy）的接口通過(guò)SCLK、CTL0 - CTL1、D0 - D7、LREQ、LPS、LINKON和DIRECT等端子實(shí)現(xiàn)。SYSCLK提供49.152 MHz的接口時(shí)鐘，所有控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都同步到SYSCLK的上升沿。CTL0和CTL1形成雙向控制總線，D0 - D7形成雙向數(shù)據(jù)總線，用于傳輸信息和數(shù)據(jù)。

8.2 服務(wù)請(qǐng)求和操作

TSB12LV32通過(guò)LREQ端子發(fā)送串行服務(wù)請(qǐng)求，請(qǐng)求訪問總線、讀寫Phy寄存器或控制仲裁加速。Phy可以發(fā)起狀態(tài)傳輸、接收操作和發(fā)送操作，根據(jù)不同的操作狀態(tài)，CTL總線有不同的編碼。

九、電氣特性和機(jī)械信息

9.1 電氣特性

TSB12LV32-EP具有特定的絕對(duì)最大額定值和推薦工作條件。在推薦的電源電壓和工作溫度范圍內(nèi)，其電氣特性包括高電平輸出電壓、低電平輸出電壓、低電平輸入電流、高電平輸入電流等參數(shù)。

9.2 機(jī)械信息

該設(shè)備采用高性能的100引腳PZ封裝，文檔中提供了詳細(xì)的機(jī)械尺寸和封裝信息，包括托盤尺寸、引腳排列、焊接模板開口等，方便工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和組裝。

TSB12LV32-EP以其豐富的功能、靈活的接口和卓越的性能，為高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理配置寄存器和接口，以充分發(fā)揮該控制器的優(yōu)勢(shì)。你在使用TSB12LV32-EP的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。