3 基于FPGA的同步数字复接系统设计与实现
根据系统实现功能要求的特征,本文以Verilog HDL硬件描述语言为基础对电路进行功能描述,建立FPGA模型,利用综合仿真设计工具QuartusⅡ8.0对复用端和分解端分别进行系统功能仿真、综合布局布线,并结合仿真波形结果,分析说明系统功能实现的正确性。
3.1 复用端电路设计原理
复用端主要由定时时钟输入、时钟分频和复接模块组成,电路原理框图如图3所示。定义一路8 MHz的定时时钟输入信号CLK8和4路2 048 Kb/s的PCM基群信号a,b,c,d为支路输入。定时时钟通过分频产生一路2 MHz的模块内部时钟信号,并由模块内部逻辑产生一路LD控制信号。复接器主要完成功能为在2 MB时钟控制下,接受支路输入的基群码元信号,每接收到8个码元信号后将其分别锁存在4个支路锁存器re-ga,regb,regc和regd中,然后在LD控制下将其搬移到32位并入串出移位寄存器,同时在8 MHz时钟信号控制下串行输入经过复用的8 196 Kb高速信号e,其中LD信号的周期被设计为PCM信号的一个时隙间隔,系统利用时钟的同步性可实现4路低速支路输入和一路高速串行输出,电路原理结构图如图3所示。
3.2 复用端功能仿真结果分析
利用QuartusⅡ进行综合仿真后,加载波形进行功能仿真分析。由于一帧信号码元信息太多,为了便于分析,对仿真结果截取了一个LD周期,也即一个时隙的码元信号复用情况。CLK2时钟上升沿采集支路某一时隙码元信号并存入锁存器,为方便表示,利用十六进制数据表示信号某时刻状态值,如图4所示。
LD上升沿到来时刻,支路寄存器采集到的一个时隙码元信号情况值为:rega=10010010B(92H);regb=11010101B(D5H);regc=11000110B(C6H);regd=11010100B(D4H)。经过时分同步复用后的高速输出信号为:e=10010010110101011100011011010100B(92D5C6D4H),信道传输速率提高了4倍。码元信号复用过程及仿真波形示意如图4所示。