基于FPGA的實(shí)時(shí)數(shù)字化光纖傳輸系統(tǒng)
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3 軟件設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)采用自頂向下的模塊化設(shè)計(jì)方法，用Verilog硬件語言編程，實(shí)現(xiàn)FPGA對光纖接口處芯片、A／D和 D／A轉(zhuǎn)換器等外圍電路的控制。
3．1 發(fā)送端FPGA程序設(shè)計(jì)
發(fā)送端FPGA邏輯設(shè)計(jì)主要包括采樣存儲邏輯、校驗(yàn)、成幀及編碼邏輯和光發(fā)送器接口邏輯。
3．1．1 采樣存儲邏輯
采樣存儲邏輯完成數(shù)據(jù)的采集以及實(shí)時(shí)存儲。其邏輯形式及原理框圖如圖5所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/190349.htm
AT84AS001是ADC芯片。輸入的差分?jǐn)?shù)據(jù)直接接到FPGA的專用差分引腳。采集存儲控制邏輯包括LVDS接收以及數(shù)據(jù)重組等模塊，通過LVDS接收器將雙沿時(shí)鐘變?yōu)閱窝兀瑪?shù)據(jù)重組模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)重新排序，還原原始數(shù)據(jù)流。最后在FIFO中進(jìn)行緩存。
3．1．2 校驗(yàn)、成幀及編碼邏輯
校驗(yàn)、成幀及編碼邏輯完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC編碼、成幀、8B／10B編碼和并串轉(zhuǎn)換。算法流程如圖6所示。
3．1．3 光發(fā)送器接口邏輯
光發(fā)送器接口邏輯完成幀數(shù)據(jù)到高速串行數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。直接利用FPGA內(nèi)部的專用收發(fā)器，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。
幀數(shù)據(jù)首先南發(fā)射相位補(bǔ)償FIFO模塊進(jìn)行相位補(bǔ)償，抵消時(shí)鐘相位差，然后通過字節(jié)串行器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8位，接著進(jìn)行8B／10B編碼，并由串行器轉(zhuǎn)換為高速數(shù)據(jù)流，由專用差分輸出口輸出。
3．2 接收端FPGA程序設(shè)計(jì)
發(fā)送端FPGA邏輯設(shè)計(jì)主要包括光接收器接口邏輯和解碼、解幀及校驗(yàn)邏輯。
3．2．1 光接收器接口邏輯
TLK1501有一個(gè)狀態(tài)機(jī)，負(fù)責(zé)監(jiān)測不同的工作狀態(tài)，即同步捕獲模式、同步模式和誤碼檢測模式。上電或復(fù)位后，狀態(tài)機(jī)進(jìn)入同步捕獲模式，當(dāng)接收到3個(gè)連續(xù)的IDLE碼或載波擴(kuò)展碼或1個(gè)有效數(shù)據(jù)或錯(cuò)誤延時(shí)，即進(jìn)入同步模式。在同步模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)的正常接收與發(fā)送。在這個(gè)模式下，TLK1501接收到一個(gè)無效代碼，狀態(tài)機(jī)立即進(jìn)入誤碼檢測模式。檢測模式收到4個(gè)連續(xù)無效代碼時(shí)，TLK1501立即重新進(jìn)入捕獲模式。TLK1501同步狀態(tài)機(jī)如圖8所示。
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