SDH中E1接口數字分接復用器的VHDL設計及FPGA實(shí)現

摘要：介紹了SDH系統中的接口電路――數字分接復用器的VHDL設計及FPGA實(shí)現。該分接復用器電路用純數字同步方式實(shí)現，可完成SDH系統接口電路中7路（可擴展為N路）E1數據流的分接和復用。該設計顯示了用高級硬件描述語(yǔ)言VHDL及狀態(tài)轉移圖作為輸入法的新型電路設計方法的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：分接復用器 狀態(tài)轉移圖 VHDL FPGA

為擴大數字通信系統的傳輸容量，信道上的信號都是在發(fā)送端分接，在接收端復接。在通信接口電路中能完成這一功能的電路就叫作分接復用器。

該分接復用器提供了標準的E1接口可供SDH系統方便使用。在點(diǎn)到點(diǎn)通信時(shí)，采用該分接復用器可以使系統速率提高到N（N為1、2、3等）倍E1速率以上。當用戶(hù)需求速率超過(guò)E1速率但又達不到34.368Mbps的VC-3速率時(shí)，一個(gè)好的方法就是采用E1分接復用器接口電路。比如以太網(wǎng)通信需要10Mbps的速率時(shí)，采用該分接復用器，取N=7就可實(shí)現通信要求。

針對目前國內SDH系統中還沒(méi)有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的E1分接復用芯征，本文介紹一種用高級硬件描述語(yǔ)言VHDL及狀態(tài)轉移圖完成該發(fā)接復用器的設計的新型設計方法及其FPGA實(shí)現。并給出了用Xilinx Foundation tools EDA軟件設計的電路仿真波形及Spartan XCS30XL完成FPGA實(shí)現的結果。

1 數字分接復用器結構原理

本數字分接復用器的功能是：在發(fā)送端把12Mbps經(jīng)過(guò)編碼的有幀結構的Ethernet(以太網(wǎng))碼流分接為7路標準E1接口速率數據流，SDH設備再把這7路數據映射到155Mbps的速率去通過(guò)光纖傳輸到下一個(gè)SDH設備；在接收端由SDH設備從155Mbps的數據流中取出7路標準E1速率數據正確恢復為原來(lái)的12Mbps的Ethernet(以太網(wǎng))碼流。

發(fā)送端12Mbps有幀結構數據幀間由全1空閑碼填充。從數字分接復用器發(fā)送輸出的7路E1數據由于傳輸處理過(guò)程中路中不同，必然會(huì )造成7路E1數據在傳輸過(guò)中的各路時(shí)延不一致，這就使得各路數據不同步。在設計中如何在接收端使得7路E1數據同步，從而正確恢復原發(fā)送端12Mbps數據就成了一個(gè)難題。針對這一問(wèn)題制定出了如下的解決方案。

1.1 數字分接器原理框圖及說(shuō)明

如圖1所示，把數字分接器從總體上劃分為：時(shí)鐘產(chǎn)生、幀頭/幀尾檢測、串并變換、固定插零、FIFO插入SYNC五個(gè)模塊。

在發(fā)送端，分接器的時(shí)鐘產(chǎn)生電路把14Mbps系統時(shí)鐘XCLK轉變?yōu)?2Mbps時(shí)鐘，用這一時(shí)鐘對端口來(lái)的12Mbps成幀數據DATAIM做幀頭（1100010001）/幀尾（1000000001）檢測，檢測出幀頭后再做串/并變換操作，這樣就初步完成了分接器的功能。但是，為了使數字復接器能正確復接就需要在分接器輸出的7路數據中分別插入同步頭SYNC（0111111110）。為了使數據和插入的SYNC區別開(kāi)來(lái)，須要在7路數據中每隔7bit就固定地插入“0”。這樣，就保證了插入的SYNC不會(huì )與正常的掌握相混淆，從而也使得分接出的7路數據變?yōu)闃藴实腅1數據。

1.2 數字復接器原理框圖及說(shuō)明