Реализация доступа к накопителям на жестких магнитных дисках в ВК “Эльбрус-3S”

Подключение устройств с интерфейсом IDE
ВК “Эльбрус – 3М” (“южный мост” фирмы Intel):
ВК “Эльбрус – 3S” (“южный мост” собственной разработки):
ограниченная доступность
недостаточный набор интерфейсов
частота 33 МГц
независимость от зарубежных производителей
широкий набор интерфейсов
частота 125 МГц

Задачи
разработать контроллер шины IDE, поддерживающий
работу с интерфейсом IO-link
разработать стенд для отладки и тестирования
провести тестирование
Обеспечить доступ к устройствам с интерфейсом IDE
в ВК “Эльбрус-3S”, для чего:

Интерфейс IO-Link

Типы пакетов обмена интерфейса IO-link
Формат заголовка пакетов запроса: “MEM32_Req”, “IO_Req” и “MEM64_Req”
Формат заголовка пакета запроса “Config_Req”
Формат заголовка пакета завершения (ответа)

Реализация IDE-контроллера
IOL Engine
обеспечивает работу с IO-Link
реализует внутренние DMA и Register интерфейсы
IDE Engine
отвечает за работу с IDE
собран из отлаженых подмодулей ранней разработки
IDE RegBlock, Config Space
служебная информация для управления работой

Реализация модуля IO-link Engine
7 основных блоков
отдельные автоматы для передачи и приема данных
Analyzer – главный управляющий блок
одновременная работа режимов PIO и DMA обмена данными

Реализация блока Analyzer
управление работой модуля IOL Engine
арбитрация пакетов запроса (DMA/PIO) и ответов (PIO/DMA)
управление режимом адресации запросов DMA (32/64bit)
выставление подтверждений выполнения операций DMA обмена
мониторинг ошибок во время приема/передачи данных

Реализация блока IO-Link Receiver
контроль сигнала валидности транзакции на шине IO-link
управление сигналом готовности к приему
буферизация принятых данных до завершения операции

Реализация блока Packet Decoder
определение типа операции и параметров пакета (addr, size..)
декодирование адреса и определение адресного пространства
выделение данных “payload”

Реализация блока IO-Link Transmitter
управление сигналом валидности передачи
выставление данных на шину IO-Link
мониторинг сигнала готовности принимающей стороны

Реализация блока Packet Builder
формирование пакета данных
формирование заголовка за 1 такт
потактовое наполнение данными “payload” (без буферизации)
одновременная работа с блоком IO-link Transmitter,
поэтому повышенная производительность

Функции блоков Slave- и DMA Interface Agent
обеспечение доступа к модулям: IDE Engine, RegBlock и Config Space
конвертирование параметров операции (addr, size..)
перестановка в словах данных “payload”
{data3, data2, data1, data0}
size
.
.
.
{data0, data1, data2, data3}
address
size_convert
.
.
.
address_convert

Блок-схема IDE-контроллера

Реализация стенда для отладки
прием и передача пакетов всех типов
различная последовательность пакетов
два режима адресации при DMA обмене
все возможные размеры блока данных
эмуляция ошибок, вызванных неверным размером, ID,
номером пакета