基于FPGA的E1-以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配器的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn).pdf

1、E1/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配器是連接G703接口和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口的設(shè)備，在當(dāng)前軍隊(duì)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等大型系統(tǒng)中的傳輸網(wǎng)絡(luò)中E1接口是常用的接口標(biāo)準(zhǔn)，利用現(xiàn)有的豐富的E1信道資源實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)越來(lái)越大的信息量的傳輸，具有極強(qiáng)的市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用前景。本適配器系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)6路E1鏈路數(shù)據(jù)、2路G.703自定義數(shù)據(jù)格式和百兆以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)要素，要求設(shè)計(jì)緊湊，成本低廉，并且方便日后的系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)。本論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了E1/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配器

2、的硬件設(shè)計(jì)和FPGA邏輯功能設(shè)計(jì)。論文主要內(nèi)容如下：
　　1. E1/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配器的硬件設(shè)計(jì)
　　根據(jù)設(shè)備的實(shí)際結(jié)構(gòu)指標(biāo)要求對(duì)比已有的設(shè)計(jì)方案，選用FPGA和專用的E1接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)是：該設(shè)計(jì)充分發(fā)揮 FPGA的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，重構(gòu)性強(qiáng)，開(kāi)發(fā)周期大大的縮短，從成本上節(jié)約了不止一倍，在后期系統(tǒng)業(yè)務(wù)升級(jí)中，也極為方便，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的基礎(chǔ)上，大大提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　2. E1/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配器FPGA邏輯

3、功能實(shí)現(xiàn)
　　通過(guò)FPGA來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)E1數(shù)據(jù)格式和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。包括E1數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)雙向的接收和傳輸，還包括自定義的數(shù)據(jù)格式和現(xiàn)有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了功能的最大化，保證數(shù)據(jù)傳輸正確與同步是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分。設(shè)備采用兩塊 FPGA芯片，其中一塊備用的芯片，為以后的設(shè)備升級(jí)提供了更為方便的條件。
　　3. E1/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配器設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)
　　該設(shè)備在實(shí)際的研發(fā)過(guò)程中，采用了Xilinx公司的FP

4、GA及其開(kāi)發(fā)工具 ISE設(shè)計(jì)軟件和Cadence公司的Allegro PCB15.7來(lái)完成設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，分為硬件部分和邏輯實(shí)現(xiàn)部分。在硬件設(shè)計(jì)部分，E1接口電路部分和整體設(shè)備電源部分是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在研究之前設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，增加保護(hù)電路的方式和多種配置方式。硬件PCB（Printed circuit board，PCB）設(shè)計(jì)，由于設(shè)備尺寸和布線要求在充分考慮層疊設(shè)計(jì)和信號(hào)完整性問(wèn)題基礎(chǔ)上，采取多層板設(shè)計(jì)（8層）。在FPGA邏輯功能實(shí)現(xiàn)

5、上，在一片硬件芯片上實(shí)現(xiàn)對(duì)多中數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳輸，體現(xiàn)承載的概念。幀同步檢測(cè)模塊以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，在實(shí)際的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中采用狀態(tài)機(jī)和雙口RAM以及多個(gè)FIFO來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確存儲(chǔ)和處理。
　　作為實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的E1/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)適配器有著極為廣泛的應(yīng)用和巨大的市場(chǎng)價(jià)值，設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于：最大程度的克服依靠單片機(jī)來(lái)操作的單一性缺點(diǎn)，全部邏輯設(shè)計(jì)通過(guò) FPGA完成，符合當(dāng)前設(shè)計(jì)的主流，為以后的邏輯設(shè)計(jì)提供了模塊化程序，為以后設(shè)