[发明专利]基于双口的PowerPC与Microblaze交互系统及交互方法

权利要求书

1.一种基于双口的PowerPC与Microblaze交互系统，其特征在于：

所述基于双口的PowerPC与Microblaze交互系统，包含PowerPC处理系统和MicroBlaze处理系统，MicroBlaze与PowerPC间采用FPGA内部双口RAM进行通信，PowerPC处理系统Local Bus通过局部并行总线与FPGA内部MicroBlaze处理系统通信，MicroBlaze处理系统包含双口RAM、MicroBlaze处理器和接口IP核，其中接口IP核包括RS422、ARINC429、SPI、GPIO和1553B。

2.根据权利要求1所述的一种基于双口的PowerPC与Microblaze交互系统，其特征在于：

所述基于双口的PowerPC与Microblaze交互系统包含初始化交互模块、接口数据收发交互模块和健康监控模块，在PowerPC处理系统和MicroBlaze处理系统上电后时，先执行初始化交互，完成MB处理器的上电自检、状态上报和接口初始化；之后PowerPC处理系统和MicroBlaze处理系统开始周期的进行接口数据收发交互，同时PowerPC处理器系统周期的对MicroBlaze处理系统进行健康监控，以便进行故障处理和上报；

所述初始化交互模块包括Microblaze运行后执行中断、CACHE初始化、执行上电自检、上报运行状态和接口初始化；

所述接口数据收发交互模块为提高发送效率，减少PowerPC的等待时间，两个处理系统之间的接口数据通过双口RAM上的循环缓冲区进行异步收发；

所述健康监控模块通过PowerPC处理器周期写入双口计数值，Microblaze读到计数值后再复制到另一个双口地址上，PowerPC再读取计数值查看是否和写入的值相同，用于判断Microblaze是否正常运行。

3.一种利用权利要求1所述基于双口的PowerPC与Microblaze交互系统的交互方法，其特征在于包括下述步骤：

所述基于双口的PowerPC与Microblaze交互系统的交互方法的详细步骤如下：

步骤1：初始化交互过程

初始化过程包括启动初始化和接口初始化，其中启动初始化完成后再执行接口初始化；

步骤1.1：启动初始化；

系统上电或者硬复位后，PowerPC端的操作系统启动时间远长于Microblaze启动时间，Microblaze端先完成初始化，并进入等待状态，PowerPC端则读取Microblaze的运行状态，并设置进入应用状态；

Microblaze上电启动后执行如下步骤：

a)初始化Microblaze的调试串口；

b)使能数据CACHE和指令CACHE；

c)初始化中断控制器；

d)清空与PowerPC交互的双口；

e)Microblaze设置自身状态为开始运行状态(start)，表示Microblaze已经开始运行；

f)执行上电自检，自检内容包括双口读写(测试完后清空双口)、RS422内环测试、ARINC429内环测试；上电自检执行完后将上电自检结果存到双口的结构体中；

h)Microblaze设置自身状态为等待状态，标识Microblaze已经完成上电初始化，并开始进入MB的循环周期，每个周期都查看PowerPC发给Microblaze的命令；根据不同的命令进入不同的状态，执行不同代码；

PowerPC端初始化的步骤如下：

a)检查Microblaze是否已经到完成初始化并进入等待状态；

b)检查Microblaze的上电自检结果，如果自检正确，则执行步骤c，如果不正确，则执行步骤d；

c)设置Microblaze状态为应用状态，并判断Microblaze是否进入应用状态，如果没有进入，则执行步骤d，如果进入应用状态，则执行步骤e；

d)设置Microblaze状态为停止状态，并上报给应用软件返回值；

e)标记Microblaze状态为应用状态，并上报给应用软件初始化成功；

步骤1.2：接口初始化交互过程

接口初始化交互过程是指PowerPC端与Microblaze通过自定义的通信结构体(例如RS422/ARINC429)完成接口参数的传递、初始化状态交互过程，交互步骤如下:

a)PowerPC端在进行接口初始化前，先判断Microblaze是否在应用状态，只有Microblaze在应用状态才允许初始化接口和数据收发；如果在在应用状态，则执行步骤b；如果没有在应用态，则返回错误，不继续执行；

b)PowerPC端向双口结构体中填写接口初始化的参数，包括但不仅限于通道号、波特率、校验位、停止位信息；

c)PowerPC端向双口填写接口初始化命令，用来通知Microblaze可以根据接口初始化参数进行IP核的初始化；

d)Microblaze周期从双口中读取PowerPC端写入的命令，当检测到接口初始化命令后，Microblaze开始进入接口初始化流程，从双口中读取接口初始化参数；

e)Microblaze调用接口初始化函数，并将PowerPC端写入的初始化参数传入接口函数中；

f)Microblaze完成接口初始化后，向双口中置相应通道初始化完成标志；

h)PowerPC端周期查询Microblaze是否成功完成接口初始化，获取到Microblaze初始化成功后，完成整个初始化过程，如果查询到接口初始化失败，则返回给应用软件错误值；

步骤2：接口数据交互过程

PowerPC和Microblaze之间采用循环缓冲区的方式实现接口数据的异步收发；循环缓冲区有两个指针，分别是头指针和尾指针，当一端写数据时，只移动尾指针，另一端读数据时只移动头指针；当两个指针达到缓冲区大小时，再从头开始循环；

步骤2.1：接口数据发送步骤如下：

a)PowerPC端发送数据之前，先保存循环缓冲区中的头指针和尾指针；

b)PowerPC将发送的数据从尾指针开始写入到缓冲区中；

c)PowerPC完成数据写入后，修改尾指针；

d)Microblaze读取循环区的头指针和尾指针，并计算当前循环缓冲区中是否有数据，如果无数据，则下个周期继续读取，如果有数据，则进入步骤e；

e)Microblaze保存缓冲区中的头指针和尾指针，并从头指针开始读取数据；

f)Microblaze修改头指针；

f)Microblaze将双口中的数据写入到IP核的寄存器中，实现数据的发送；

步骤2.2：接口数据接收步骤如下：

a)Microblaze端接收到数据后，先保存循环缓冲区中的头指针和尾指针；

b)Microblaze将发送的数据从尾指针开始写入到缓冲区中；

c)Microblaze完成数据写入后，修改尾指针；

d)PowerPC读取循环区的头指针和尾指针，并计算当前循环缓冲区中是否有数据，如果无数据，则下个周期继续读取，如果有数据，则进入步骤e；

e)PowerPC保存缓冲区中的头指针和尾指针，并从头指针开始读取数据；

f)PowerPC修改头指针；

g)PowerPC将双口中的数据返回给应用软件，实现数据的接收；

步骤2.3：Microblaze健康监控过程

PowerPC通过标志位和计数值来判断Microblaze是否正常运行，PowerPC执行完初始化后，发起一个Microblaze健康监控任务，周期判断Microblaze是否健康，PowerPC与Microblaze的健康交互通过双口上的三个变量Monitorflag、monitorData1和monitorData2进行，其中，Monitorflag表示PowerPC是否可写，monitorData1表示PowerPC写计数值，对端读后再写到data2中，monitorData2为PowerPC读对端写的计数；

健康监控交互过程的具体步骤如下：

a)PowerPC给monitorData1赋值，且每个周期递增；

b)PowerPC置标志为1，此时Microblaze读取到此标志将monitorData1的值赋值给monitorData2；

c)Microblaze置标志为0，PowerPC判断标识是否为0，如果超过5次不为0，则认为Microblaze故障；

d)PowerPC判断monitorData2的值是否与写入的计数值相等，如果相等，则Microblaze正常，如果不相等，则判定为故障。