用VHDL實現(xiàn)的有線電視機頂盒信源發(fā)生方案

　　3 系統(tǒng)整體設(shè)計

　　系統(tǒng)啟動后，主機向I／O口發(fā)出地址信號。AEN為低電平時，系統(tǒng)進行地址譯碼。譯碼成功后，產(chǎn)生一使能信號ENABLE打開數(shù)據(jù)暫存單元。數(shù)據(jù)到來后，數(shù)據(jù)暫存單元將總線上的16位并行數(shù)據(jù)鎖存在暫存器中，同時產(chǎn)生一允許信號PERMIT，允許進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。接下來系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前所處的狀態(tài)進行選擇輸出，完成格式的轉(zhuǎn)換，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)使能信號DEN和輸出數(shù)據(jù)時鐘信號DCLK。整個過程結(jié)束后，將各信號復(fù)位，開始新的轉(zhuǎn)換周期。因此，整個系統(tǒng)應(yīng)包括五個邏輯部分：地址譯碼、數(shù)據(jù)暫存、狀態(tài)控制、復(fù)位控制、轉(zhuǎn)換輸出。

　　3.1 系統(tǒng)的整體框圖

　　系統(tǒng)的整體框圖如圖2所示。

　　3.2 系統(tǒng)的工作時序

　　轉(zhuǎn)換過程的時序如圖3所示。

　　4 VHDL語言描述

　　4.1 各單元模塊的描述

• 地址譯碼單元

　　計算機與I／O設(shè)備間的正確通信是通過對I／O空間的尋址操作來完成的。每個I／O端口都分配了一個地址。在該方案中，將端口的地址設(shè)定為0280H，采用完全譯碼的方式。同時為了避免DMA操作控制總線，設(shè)計時讓aen亦參與譯碼，并由時鐘信號進行觸發(fā)控制。譯碼成功后，產(chǎn)生一使能信號enable(高電平有效），同時將io_cs信號拉低。

• 數(shù)據(jù)暫存單元

　　enable信號無效時，數(shù)據(jù)暫存單元為高阻狀態(tài)。該信號和寫信號iow（低電平有效）都變?yōu)橛行Ш?，在接下來的一個時鐘的下降沿（確保采樣時數(shù)據(jù)有效），將總線上的數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)暫存單元，并產(chǎn)生一允許信號permit，允許系統(tǒng)進行格式轉(zhuǎn)換。

• 狀態(tài)控制單元

　　這是系統(tǒng)的控制部分。系統(tǒng)狀態(tài)的控制是由系統(tǒng)的控制信號simbol、sign在時鐘信號的驅(qū)動下實現(xiàn)的。系統(tǒng)每完成一次8位數(shù)據(jù)的輸出，在同一時鐘的下降沿，狀態(tài)發(fā)生改變，產(chǎn)生另外一控制信號varb(低電平有效）。復(fù)位后，系統(tǒng)又回到初始狀態(tài)。狀態(tài)變化過程如下：

• 轉(zhuǎn)換輸出單元

　　轉(zhuǎn)換輸出單元是系統(tǒng)的核心，它包括三個部分：數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)使能信號DEN的輸出、數(shù)據(jù)時鐘信號DCLK的輸出。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換輸出是由系統(tǒng)當(dāng)前所處的狀態(tài)決定的。permit信號有效后，在時鐘的上升沿，轉(zhuǎn)換輸出單元檢測系統(tǒng)狀態(tài)：狀態(tài)為first時，輸出高8位；狀態(tài)為second時，輸出低8位；狀態(tài)為third時，系統(tǒng)復(fù)位，從而完成一次轉(zhuǎn)換，開始下一轉(zhuǎn)換周期。在轉(zhuǎn)換過程中，系統(tǒng)同時完成對信號simbol、sign（低電平有效）的控制。

　　輸出數(shù)據(jù)使能信號DEN是根據(jù)MPEG－2標準碼流格式產(chǎn)生的，用于數(shù)據(jù)信號的同步。在MPEG－2標準中，碼流是以包的形式傳送的。每一個數(shù)據(jù)包都有一個統(tǒng)一的包標識符PID，它的十六進制形式為47H。從包中的第一個字節(jié)（47H）開始，DEN變?yōu)橛行Вǜ唠娖剑?，并保持到?88字節(jié)。在接下來的16個字節(jié)時間里，DEN保持低電平。

　　輸出數(shù)據(jù)時鐘信號DCLK用作解復(fù)用單元的采樣時鐘，它是由控制信號sign、permit以及系統(tǒng)當(dāng)前所處的狀態(tài)控制產(chǎn)生的。為了保證采樣時數(shù)據(jù)保持有效，DCLK的輸出比相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)要延遲半個機器周期。

• 復(fù)位控制單元

　　轉(zhuǎn)換結(jié)束后，需要對系統(tǒng)復(fù)位，保證下一轉(zhuǎn)換的順利進行。復(fù)位信號的產(chǎn)生取決于三個控制量：系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)為third、控制信號varb為低電平、控制信號simbol為高電平。復(fù)位后，輸出端為高阻狀態(tài)，其他信號均為無效值。系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。