FPGA實(shí)現視頻廣播接收系統方案

2．FPGA設計
由于要使數據能在以太網(wǎng)上傳輸，服務(wù)器端的發(fā)送程序應該把要傳輸的數據進(jìn)行打包（或封裝）。本系統中所要傳輸的數據為視頻數據（VCD數據），而VCD數據一般是以dat格式存放在光盤(pán)中的。因而在接收端應對接收到的數據包進(jìn)行解包，并同時(shí)完成數據格式轉換的功能，使得送到MPEG－1解碼芯片的數據格式為dat格式的數據，從而進(jìn)行解碼，最后用普通的電視機就能夠接收。

　　因而該部分主要要實(shí)現的功能是：先完成對接收到的以太網(wǎng)數據幀進(jìn)行解包，取出封裝在以太網(wǎng)數據幀中的數據部分，然后再分別解IP數據包和UDP數據包，把真正的具有VCD播放格式的數據取出來(lái)，經(jīng)過(guò)一個(gè)先進(jìn)先出（FIFO）緩沖器輸出到MPEG－1解碼芯片進(jìn)行解碼。其中在解包的過(guò)程中，要對數據進(jìn)行校驗，校驗正確的數據包才進(jìn)行傳送，對于校驗不正確的數據包采用了直接丟棄的方法，所采用的校驗算法是循環(huán)冗余校驗算法（CRC）。

　　設計框圖如圖3所示。

　?。?）前導檢測：當系統檢測到連續出現了15個(gè)nibble的1010，同時(shí)隨后的一個(gè)nibble為1011時(shí)，說(shuō)明一個(gè)以太網(wǎng)數據幀開(kāi)始了，應該對該部分的數據作進(jìn)一步的處理。

　?。?）組字節：由于從DM9101芯片出來(lái)的數據信號是以一次四位元組（nibble）的形式傳輸的，因而要對它進(jìn)行組字節操作，每2個(gè)nibble組成一個(gè)字節，具體操作過(guò)程依據的是MII幀結構中的字節組成格式進(jìn)行。

　?。?）CRC校驗：對以太網(wǎng)幀中的目的地址、源地址、長(cháng)度、數據進(jìn)行CRC校驗，并與幀的最后四個(gè)字節進(jìn)行比較，如果一致，即為正確的以太網(wǎng)數據；若不一致，則丟棄這一幀。

　?。?）MPEG－1數據：取出以太網(wǎng)幀中的長(cháng)度字節的值，用這個(gè)值來(lái)預置一個(gè)計數器，從而對數據進(jìn)
行計數控制，取出其中的MPEG－1格式的有效數據。

　?。?）FIFO：由于普通的以太網(wǎng)的數據傳輸速率是10
Mbps或100 Mbps，而進(jìn)行MPEG－1解碼時(shí)的速率一般為1．5 Mbps左右，因而要對數據流進(jìn)行速率調整。該FIFO直接利用了Spartan II系列芯片內部的存儲模塊進(jìn)行緩存。

　?。?）同步頭檢測：dat格式的數據幀有一個(gè)同步頭為：00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00（十六進(jìn)制），當檢測到該同步頭時(shí)，表明一個(gè)dat數據幀開(kāi)始了，應將其后的數據連同該同步頭信息一起輸出至解碼芯片。

　?。?）串行輸出：把最后得到的數據轉換為串行數據，并以I2S的格式將數據和時(shí)鐘等信號輸出到　　MPEG－1解碼芯片中進(jìn)行解碼?！　?P>四、仿真結果
1．組字節仿真結果
　　數據從2個(gè)nibble組成一個(gè)字節的仿真結果如圖4所示。其中，CLK信號是25 MHz的時(shí)鐘信號，DA是由4位數據組成的數據信號，它們由DM9101芯片輸出；DATA為組成字節后的8位數據信號，CLK—B是由CLK信號二分頻所得到的Byte時(shí)鐘信號。

2．I2S格式仿真結果
　　以I2S格式輸出的數據的仿真結果如圖5所示。仿真中采用的格式是：32位BCK，MSB最先，右通道為低電平。其中BCK是位時(shí)鐘信號，LRCK是左右時(shí)鐘選擇時(shí)鐘，DATA是VCD格式的MPEG－1視／音頻數據。

五、小　結
　　本系統所采用的FPGA芯片為Xilinx公司的Spartan II系列芯片，用Foundation軟件工具開(kāi)發(fā)。設計輸入完成后，進(jìn)行整體的編譯和邏輯仿真，然后進(jìn)行轉換、布局、延時(shí)仿真生成配置文件，最后下載至 FPGA器件，實(shí)現其硬件功能。由于系統的很多功能由一塊FPGA實(shí)現，外圍器件很少，所以系統體積小、可靠性高，且器件的可編程性使得系統功能易于完善。仿真結果表明，各信號的邏輯功能和時(shí)序配合完全達到了設計要求。