基于SOPC的紅外解碼IP核設計與實(shí)現

摘要：提出一種紅外解碼IP核在SoPC系統中的設計與實(shí)現方案，重點(diǎn)研究紅外系統的數據編碼和傳輸機制，紅外解碼電路的HDL設計，IP核的制作及在SoPC系統中的應用。該方案的紅外發(fā)送接收芯片分別是TC9012和DS338S，在DE2開(kāi)發(fā)板對IP核進(jìn)行測試。結果表明，紅外解碼IP能順利地添加到SoPC系統中，實(shí)現快速、穩定、正確的紅外解碼功能，達到預期設計目標。
關(guān)鍵詞：紅外解碼；Avalon總線(xiàn)；IP核；SoPC

0 引言
紅外通信作為一種簡(jiǎn)便的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在電子設備中具有廣泛的應用。它的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需專(zhuān)門(mén)申請特定頻率的使用執照；具有移動(dòng)通信設備所必需的體積小，功率低的特點(diǎn)；傳輸速率適合家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡(luò )；信號無(wú)干擾，傳輸準確度高；成本低廉。
SoPC技術(shù)是在可編程邏輯器件的基礎上發(fā)展起來(lái)的一種靈活、高效的嵌入式系統解決方案。它將處理器、存儲器、I／O口、常用外設等系統設計所需要的部件以IP核的形式集成到一片FPGA器件上，構建成一個(gè)可編程的片上系統，實(shí)現特定的邏輯功能。其中，IP核可理解為一段具有特定電路功能的硬件描述語(yǔ)言程序，該程序與集成電路工藝無(wú)關(guān)，可以移植到不同的半導體工藝中去生產(chǎn)集成電路芯片。因此，IP核的設計與復用是SoPC設計中解決設計層次、產(chǎn)品成本、設計周期和降低風(fēng)險的關(guān)鍵環(huán)節，是SoPC設計中的關(guān)鍵技術(shù)。
本文提出一種紅外解碼IP核在SoPC系統中的設計與實(shí)現方法，重點(diǎn)研究紅外系統的數據編碼和傳輸機制、紅外解碼電路的HDL設計、IP核的制作及在SoPC系統中的應用方法。

1 紅外通信原理與Avalon總線(xiàn)規范
1．1 紅外通信原理
本文采用的紅外接收部分的硬件電路由紅外發(fā)射芯片TC9012和紅外接收芯片DS338S組成。DS338S的輸出信號IR_out接入FPGA的GPIO，實(shí)現紅外解碼功能。硬件電路圖如圖1所示。

發(fā)射端TC9012發(fā)送的紅外數據幀的格式如圖2所示。
每幀含有32 b，包含2次8位用戶(hù)碼，8位數據碼和8位數據碼的反碼及最后位的同步位。其中，用戶(hù)碼是由硬件決定的，通過(guò)解碼用戶(hù)碼來(lái)識別控制單位是否有權控制設備。數據反碼是用于驗證數據碼是否正確的。引導碼由4．5 ms的載波和4．5 ms的載波關(guān)斷波形所構成，作為用戶(hù)碼、數據碼以及他們的反碼的先導。TC9012采用PPM(Pulse Phase Modulation)脈沖相位調制方式完成數據的發(fā)送。載波、同步位、位元‘0’和‘1’和引導碼的波形如圖3所示。由圖可知，載波頻率為38 kHz，占空比為1／3；同步位(SY)是標志最后一位編碼“0”或“1”的標識位，它只有0．56 ms的有載波信號構成；位元0由0．56 ms的有載波部分和0．565 ms的空閑部分構成；位元1由0．56 ms的有載波部分和1．69 ms的空閑部分構成。