多路接口與E1協(xié)議轉換器設計與實現

當CPU讀取FPGA中數據時，先給出地址信號，然后使能片選、讀信號，這時如果數據總線上有數據，CPU讀入數據。但MPC875總線頻率高達80 MHz，為了CPU能穩(wěn)定的讀取到數據，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，數據總線上總有數據，這樣，可以保證CPU能穩(wěn)定的讀到數據。
當CPU寫入數據時，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)定的給出數據。因此，在片選及寫信號有效時，鎖存數據總線上的數據即可。
2．2 CPLD硬件接口電路設計
CPLD主要完成V．35，RS 449，RS 232數據收發(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、數據信號為兩線平衡傳輸，控制信號為不平衡傳輸。發(fā)送數據時，將與之對應的時鐘一并輸出。在接收數據時，用接口時鐘采樣數據。
RS 232為不平衡傳輸。幀格式固定為：1位開始位、8位數據位、結束位。結束位有三種：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的參數(傳輸速度、幀格式)。在發(fā)送端，首先通過分頻產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據。
在接收數據時，FIFO讀寫模塊將串行接收數據變成8位并行，同時，將與接收數據同步的時鐘8分頻，用此時鐘將8位并行數據寫入與該接口對應的FIFO；在發(fā)送數據時，將發(fā)送時鐘8分頻，用此時鐘從與該接口對應的FIFO讀取數據，同時將8位并行數據串行輸出。
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，輸入數據觸發(fā)中斷，CPU讀取數據。LED輸出由CPU寫入相應的顯示寄存器，然后硬件程序將相關信號輸出點亮LED。

2．3 FPGA硬件電路設計
FPGA主要根據時隙的分配設置，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根據設置向時隙分配寄存器寫入相應的數據。在發(fā)送數據時，E1編解幀模塊根據時隙分配設置，從相應的FIFO讀取數據，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據。發(fā)送時鐘為FPGA外接的2．048 MHz時鐘。由于XRT82D20為數據差分輸入，因此將編解幀模塊輸出的數據TPOS進行反向得到TNEG，平衡輸出。TCLK為發(fā)送時鐘。
在接收時，XRT82D20數據差分輸入RPOS，RNEG，將兩個信號相減得到輸入數據信號，RCLK為時鐘輸入。在輸入時鐘的控制下，E1編解幀模塊將數據解幀。同時，根據時隙分配設置，將各個時隙的數據送入不同的接口FIFO。