多路接口與E1協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計與實現(xiàn)

當CPU讀取FPGA中數(shù)據(jù)時，先給出地址信號，然后使能片選、讀信號，這時如果數(shù)據(jù)總線上有數(shù)據(jù)，CPU讀入數(shù)據(jù)。但MPC875總線頻率高達80 MHz，為了CPU能穩(wěn)定的讀取到數(shù)據(jù)，這里將片選信號與讀信號相“與”，然后擴寬3倍得到總線可用信號，在總線可用信號有效期間，數(shù)據(jù)總線上總有數(shù)據(jù)，這樣，可以保證CPU能穩(wěn)定的讀到數(shù)據(jù)。
當CPU寫入數(shù)據(jù)時，CPU先給出地址信號，然后給出片選及寫信號，在寫信號有效期間，CPU穩(wěn)定的給出數(shù)據(jù)。因此，在片選及寫信號有效時，鎖存數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)即可。
2．2 CPLD硬件接口電路設(shè)計
CPLD主要完成V．35，RS 449，RS 232數(shù)據(jù)收發(fā)；keyboard，LED控制；FIFO讀寫等功能。功能框圖如圖5所示。

CPU通過CPLD對接口芯片進行模式選擇。V．35，RS 449為同步平衡接口，常用接口速率為N×64 Kb／s(N=1～32)。時鐘、數(shù)據(jù)信號為兩線平衡傳輸，控制信號為不平衡傳輸。發(fā)送數(shù)據(jù)時，將與之對應(yīng)的時鐘一并輸出。在接收數(shù)據(jù)時，用接口時鐘采樣數(shù)據(jù)。
RS 232為不平衡傳輸。幀格式固定為：1位開始位、8位數(shù)據(jù)位、結(jié)束位。結(jié)束位有三種：1位、1．5位、2位。開始位固定為“0”，停止位固定為“1”。通信雙方在開始通信前必須約定好串行傳輸?shù)膮?shù)(傳輸速度、幀格式)。在發(fā)送端，首先通過分頻產(chǎn)生需要的串行波特率，然后按照幀格式以約定好的速率發(fā)送。在接收端，使用8倍于波特率的時鐘對接收到的信號進行過采樣，經(jīng)過濾波后如果為低電平信號，即認為是開始位，然后按照約定好的速率接收數(shù)據(jù)。
在接收數(shù)據(jù)時，F(xiàn)IFO讀寫模塊將串行接收數(shù)據(jù)變成8位并行，同時，將與接收數(shù)據(jù)同步的時鐘8分頻，用此時鐘將8位并行數(shù)據(jù)寫入與該接口對應(yīng)的FIFO；在發(fā)送數(shù)據(jù)時，將發(fā)送時鐘8分頻，用此時鐘從與該接口對應(yīng)的FIFO讀取數(shù)據(jù)，同時將8位并行數(shù)據(jù)串行輸出。
keyboard為4×4掃描式矩陣鍵盤，具有16個鍵。由硬件程序自動掃描鍵盤，輸入數(shù)據(jù)觸發(fā)中斷，CPU讀取數(shù)據(jù)。LED輸出由CPU寫入相應(yīng)的顯示寄存器，然后硬件程序?qū)⑾嚓P(guān)信號輸出點亮LED。

2．3 FPGA硬件電路設(shè)計
FPGA主要根據(jù)時隙的分配設(shè)置，在時鐘系統(tǒng)的管理控制下，完成E1的編解幀功能。功能框圖如圖6所示。

CPU根據(jù)設(shè)置向時隙分配寄存器寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，E1編解幀模塊根據(jù)時隙分配設(shè)置，從相應(yīng)的FIFO讀取數(shù)據(jù)，寫入該時隙。對于沒有使用的空時隙，按照空時隙處理辦法填入無效數(shù)據(jù)。發(fā)送時鐘為FPGA外接的2．048 MHz時鐘。由于XRT82D20為數(shù)據(jù)差分輸入，因此將編解幀模塊輸出的數(shù)據(jù)TPOS進行反向得到TNEG，平衡輸出。TCLK為發(fā)送時鐘。
在接收時，XRT82D20數(shù)據(jù)差分輸入RPOS，RNEG，將兩個信號相減得到輸入數(shù)據(jù)信號，RCLK為時鐘輸入。在輸入時鐘的控制下，E1編解幀模塊將數(shù)據(jù)解幀。同時，根據(jù)時隙分配設(shè)置，將各個時隙的數(shù)據(jù)送入不同的接口FIFO。