4 FPGA仿真测试
在OuatusⅡ5.O平台上采用Verilog编写编解码器代码,测试步骤为:分析与综合;生成功能网表;配置输入信号波形;功能仿真;整体编译;时间仿真。
4.1 系统性能测试
(1)资源利用率综合功能仿真和时间仿真的编译报告,系统占用资源详细情况如表1所示。
(2)解码数据率解码数据率=每帧数据的字节数×解码频率/系统所需周期。采用Ahera公司的RS解码器的IP器件,使用CycloneⅡ器件,其解码数据率为104 Mb/s。由该设计的时序仿真表明解码器8路复用后的解码数据率高达116.65 Mb/s。
(3)纠错能力及纠错仿真纠错能力由码型、解码算法、控制信号、时钟等因素共同决定,该设计的单路数据输入解码器最大纠错能力为7字节/204字节(每帧数据204字节,纠正随机错误7字节),接近RS码的纠错上限8字节/204字节。8位输入数据发生错误:02H~09H变成了01H,经系统纠错得到正确的输出波形。
4.2 系统构造
(1)查表法代替复杂的求逆单元为了获得更高的解码速率,使用更少的FPGA资源,系统设计使用标准基到复数基的变换与逆变换,用复数基进行乘法器设计,除法器设计是把处理数据从标准基转化为指数幂的表示形式,改用高效查表法代替复杂的求逆单元,将σ(x)的逆单元按照寻址方式转换为表格形式,在程序中直接调用,简化设计,提高了解码频率。
(2)并行流水线结构 由于传统设计是利用SC模块求解伴随式,KES模块求解关键方程,CESS模块求解错误位置和错误值,它们之间的处理周期差距很大,造成周期的极大浪费。而采用时分复用的流水线结构可有效解决这一问题,对结构简单的模块进行复用,在处理周期基本不变的情况下,从而提高并行处理的解码数据率。
5 结语
RS编解码器应用于诸多系统,例如:在数据传输链路应用中,可在SAN DHB和SAN Target上安装高速并行RS解码器,提高远距离光纤存储系统的可靠性;将RS纠错码应用于突发错误率较高的网络,并与高速的RAID的存储体系相结合,弥补由于使用RS编码器产生的延迟,从而实现网络存储系统的安全性和高速性。