一种空间相机的数据通信系统设计

在编写读写模块时，需注意双向总线的编写技巧。双向口最好在顶层定义，否则模块综合时容易出错。

3.3 INOUT双向端口

芯片外部引脚很多都使用inout类型的，目的是节省管脚，即一个端口同时做输入和输出。inout 在具体实现上一般用三态门来实现。三态门的第三个状态就是高阻“Z”。 当inout端口不输出时，将三态门置为高阻。这样信号就不会因为两端同时输出而出错了。本设计中地址数据复用的ADDR为8位双向端口，使用时可以写为：

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;

可见，此时input_of_ADDR和output_of_ADDR就可以当作普通信号使用了。对于双向端口的测试用例如下：

wire [7:0] ADDR;

reg link;

reg [7:0] data_in_t;

assign ADDR=link?data_in_t:8'hzz;

对于有inout(双向)端口的verilog程序设计，需要注意几点:(1)对于inout端口，要定义一个与之相连的“映像寄存器”。当inout端口作为输出端口时，将两者连通;而当inout端口不作为输出端口时，要给i~t端口赋高阻态来断开与“映像寄存器”的连接。(2)在实例化含inout(双向)端口的模块时，与inout端口相连的只能是一个wire类型的变量。(3)不论是模块设计还是仿真， 由于inout端口兼有输人端口和输出端口的功能，所以必须分别指定当inout端口作为输人端口(输出端口)时，它与其他单元的连接情况和需要完成的操作。

4 实验结果

在FPGA中利用Verilog编程产生SJA1000的片选信号CS，地址锁存信号ALE，读写信号RD、WR。这些控制信号共同驱动SJA1000进行数据接收发送，同时产生OE0、OE1、DIR0、DIR1，来控制双向总线收发器。设计选取的是Xilinx公司Virtex系列的芯片，逻辑开发在ISE平台上进行。在FPGA的调试阶段，使用Xilinx提供的在线逻辑分析仪ChipScope pro来在线观察FPGA设计内部信号的波形，它比传统的逻辑分析仪更方便。图5就是在线进行数据传送时的波形。

在本文空间相机通信系统的设计中，放弃了传统的基于单片机的方法，而采用以FPGA为核心控制单元，代替单片机及其外围芯片电路。通过设计整个空间相机通信系统的硬件电路,并利用Verilog硬件语言描述通信流程，快速准确地实现了相机数据的通信功能。在软硬件的联调和验证时，利用chipscope在线逻辑仪功能，方便准确地实现了预期目的。