一種空間相機的數據通信系統設計

在編寫讀寫模塊時，需注意雙向總線的編寫技巧。雙向口最好在頂層定義，否則模塊綜合時容易出錯。

3.3 INOUT雙向端口

芯片外部引腳很多都使用inout類型的，目的是節省管腳，即一個端口同時做輸入和輸出。inout 在具體實現上一般用三態門來實現。三態門的第三個狀態就是高阻“Z”。 當inout端口不輸出時，將三態門置為高阻。這樣信號就不會因為兩端同時輸出而出錯了。本設計中地址數據復用的ADDR為8位雙向端口，使用時可以寫為：

inout ADDR;

wire [7:0] ADDR;

wire [7:0] input_of_ADDR;

wire [7:0] output_of_ADDR;

wire en;

assign ADDR = (en==1)?output_of_ADDR:8'hzz ;

assign input_of_ADDR = ADDR;

可見，此時input_of_ADDR和output_of_ADDR就可以當作普通信號使用了。對于雙向端口的測試用例如下：

wire [7:0] ADDR;

reg link;

reg [7:0] data_in_t;

assign ADDR=link?data_in_t:8'hzz;

對于有inout(雙向)端口的verilog程序設計，需要注意幾點:(1)對于inout端口，要定義一個與之相連的“映像寄存器”。當inout端口作為輸出端口時，將兩者連通;而當inout端口不作為輸出端口時，要給i~t端口賦高阻態來斷開與“映像寄存器”的連接。(2)在實例化含inout(雙向)端口的模塊時，與inout端口相連的只能是一個wire類型的變量。(3)不論是模塊設計還是仿真， 由于inout端口兼有輸人端口和輸出端口的功能，所以必須分別指定當inout端口作為輸人端口(輸出端口)時，它與其他單元的連接情況和需要完成的操作。

4 實驗結果

在FPGA中利用Verilog編程產生SJA1000的片選信號CS，地址鎖存信號ALE，讀寫信號RD、WR。這些控制信號共同驅動SJA1000進行數據接收發送，同時產生OE0、OE1、DIR0、DIR1，來控制雙向總線收發器。設計選取的是Xilinx公司Virtex系列的芯片，邏輯開發在ISE平臺上進行。在FPGA的調試階段，使用Xilinx提供的在線邏輯分析儀ChipScope pro來在線觀察FPGA設計內部信號的波形，它比傳統的邏輯分析儀更方便。圖5就是在線進行數據傳送時的波形。

在本文空間相機通信系統的設計中，放棄了傳統的基于單片機的方法，而采用以FPGA為核心控制單元，代替單片機及其外圍芯片電路。通過設計整個空間相機通信系統的硬件電路,并利用Verilog硬件語言描述通信流程，快速準確地實現了相機數據的通信功能。在軟硬件的聯調和驗證時，利用chipscope在線邏輯儀功能，方便準確地實現了預期目的。