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1、------------------------------------------------------------------------------------------------基于FPGA_時分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第14卷 第2期2003年6月 廣西工學(xué)院學(xué)報 Vol114 No12 JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJune12003文章編號 100426410(2003)0220034204基于FPGA時分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)勞有蘭,陳 錦(廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系,廣西柳州 54500
2、6)摘 要:介紹了一個基于美國ALTERA公司FPGA芯片EPF10K10LC84開發(fā)的時分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用EDA技術(shù)及自頂而下的設(shè)計(jì)思路,將時分復(fù)用主要硬件功能通過編程方式制作在兩片F(xiàn)PGA芯片上。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,成本低,性能穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng)關(guān) 鍵 詞:EDA;VHDL;時分復(fù)用;通信系統(tǒng)中圖分類號:TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識:A1 引 言——————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------
3、--------------------------- 時分復(fù)用(TDMA)數(shù)字基帶通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字通信場合,以實(shí)現(xiàn)信道的復(fù)用,有效地傳送數(shù)字信息。對于TDMA系統(tǒng)的設(shè)計(jì),工程上已有許多現(xiàn)成的電路及芯片可采用,其設(shè)計(jì)關(guān)鍵包括位同步信號,幀同步信號的產(chǎn)生、碼型變換及反變換、防抖動等等[1]。在電子設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域,大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD??FPGA的廣泛應(yīng)用,為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來極大的靈活性。由于該器件可以通過軟件編程而對其硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu),使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。正是基于這樣優(yōu)越的EDA技術(shù)背景,本文采用VHDL語言,成功
4、地對時分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的主要關(guān)鍵硬件電路信號變換、位同步和幀同步信號、信號終端進(jìn)行了邏輯描述,并通過EDA軟件MAXPLUS??及開發(fā)工具GW48成功地將系統(tǒng)的硬件編程代碼下載到用于發(fā)送和接收的兩片F(xiàn)PGA芯片上。由于高度集成化,使得本系統(tǒng)整體性及可靠性大大提高,系統(tǒng)抗干擾能力也大大增強(qiáng)。2 系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)及工作原理 本系統(tǒng)由發(fā)送端、傳送信道及接收端構(gòu)成。系統(tǒng)框圖見圖1。圖1 系統(tǒng)組成原理框圖S-OUT—時分復(fù)用信號,BS-OUT—位同步信號,FS-OUT—幀同步信號收稿日期:2031203221作者簡介:勞有蘭(19662),女,廣西靈山縣人,廣西工學(xué)院實(shí)驗(yàn)
5、師。?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrights——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------reserved.第2期 勞有蘭等:基于FPGA時分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)35 發(fā)送系統(tǒng)由碼型生成器、頻率發(fā)生器、輸入數(shù)據(jù)顯示等部分構(gòu)成。其中碼型生成器已通過編程方式開發(fā)在1片EPF10
6、K10LC84芯片上。按實(shí)際設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)輸入信號一幀中有24個時序,其中八個時序?yàn)閹酱a,16個時序?yàn)閿?shù)字信息碼。系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)見圖2[2]。圖2 幀結(jié)構(gòu) 接收系統(tǒng)由位同步單元、幀同步單元、終端單元及輸出數(shù)據(jù)顯示單元構(gòu)成,其中位同步單元、幀同步單元和終端單元也是通過編程方式開發(fā)在另一片EPF10K10LC84芯片上。同時為了便于觀測及調(diào)試,系統(tǒng)設(shè)置了信號源測試點(diǎn)S_OUT,位同步測試點(diǎn)BS_OUT,幀同步測試點(diǎn)FS_OUT,各測試點(diǎn)能測試到相應(yīng)的信號?！ ∠到y(tǒng)硬件原理圖見圖3。芯片EPF10K10LC84包括84個可用I??O口,可集成度為12000個邏輯門,采用+5
7、V單電源[3]。在發(fā)送端,其邏輯功能包括:(1)接受來自信號輸入的信息,預(yù)設(shè)置所傳輸?shù)男盘柡托盘査殡S的標(biāo)志;(2)對輸入的頻率進(jìn)行分頻;(3)把按鍵輸入的并行信號轉(zhuǎn)換成串行輸出信號S_OUT。在接收端,EPF10K10LC84芯片功能包括:(1)位同步信號產(chǎn)生;(2)幀同步信號產(chǎn)生;(3)數(shù)字終端功能。它接收來自信道的S_OUT信號,并把時分復(fù)用的兩路數(shù)據(jù)信號分離出來——————————————————————————————————————------------------------------------------------------
