復雜可編程邏輯器件在通信數據傳輸中的應用

　　1 概述

　　隨著大規模集成電路和單片機的迅速發展，復雜可編程邏輯器件（CPLD）具有使用靈活、可靠性高、功能強大的優點，在電子產品設計中得到了廣泛的應用。CPLD 可實現在系統編程，重復多次，而且還兼容IEEE1149.1(JTAG)標準的測試激勵端和邊界掃描能力，使用CPLD 器件進行開發，不僅可以提高系統的集成化程度、可靠性和可擴充性，而且大大縮短產品的設計周期。由于CPLD 采用連續連接結構，易于預測延時，從而使電路仿真更加準確。CPLD 是標準的大規模集成電路產品，可用于各種數字邏輯系統的設計。近年來，隨著采用先進的集成工藝和大批量生產，CPLD 器件成本不斷下降，集成密度、速度和性能都大幅度提高，這樣一個芯片就可以實現一個復雜的數字電路系統；再加上使用方便的開發工具，給設計修改帶來很大方便。

　　實驗室設計開發了一款無線數據接收平臺，上下行速率可以達到1Mbps。射頻部分采用了Maxim 的射頻套片，基帶部分采用了OMAP 平臺，基帶射頻接口采用了ADI 公司的混合信號前端（MxFE?）基帶傳輸芯片AD9861，系統的邏輯控制和數據的緩沖采用了ALTERA 的CPLD EPM240GT100C3。

　　2 EPM240GT100C3 實現的功能與總體要求

　　EPM240GT100C3要完成AD9861的時序控制、AD9861和OMAP之間的數據緩存以及提供網口芯片LAN91C93所需的控制信號。在這幾項功能中，最主要的是數據緩存功能。要想正確地實現緩存功能，就必須要求緩存的收發I、Q數據不丟失，不顛倒，不錯相，同時保證數據的先寫后讀。按照這樣的思想，再結合兩邊的接口時序正確地配置讀寫地址、讀寫時鐘，就可以完成所需功能。

　　3 CPLD 程序的詳細設計

　　CPLD的主要功能是完成數據緩存和一些時鐘控制信號的產生。其功能框圖如圖1所示，主要包括雙口RAM存儲體單元，時鐘和控制信號產生單元，OMAP側地址發生單元，AD9861側地址發生單元。

圖1 CPLD 功能框圖

　　3.1 雙口RAM 的設計方法

　　因為OMAP和AD9861兩邊都有讀寫操作，于是選擇了雙口RAM（DPRAM）作為數據的緩存。由于CPLD內部的邏輯資源和布線資源有限，并且沒有獨立的DPRAM區，只能用DFF來完成緩存功能，這就限制了DPRAM的大小。因為系統要求每個DMA中斷讀寫8個數據，為了減小讀寫沖突的可能性，同時盡量地降低FF資源的利用，最終采用了相當于兩個8×8大小乒乓緩沖的16×8雙口RAM緩沖區。DPRAM的外部接口如圖2所示：

圖2 DPRAM 的外部接口

　　其中dina和douta接OMAP的數據線，dinb和doutb接AD9861的數據線，addra和addrb為內部產生的讀寫地址。Wr_rd_en控制讀寫的方向，和TX_RX相連，即當Wr_rd_en＝’1’時，為發射，數據由OMAP寫入，AD讀出，數據流向從dina－>doub; 當Wr_rd_en＝’0’時，為接收，數據由AD端寫入，AD讀出，數據流向從dinb－>doua;wrclk在四種時鐘之間切換，分別為3.2768M，6.4M，75M，84M，由TX_RX和V_D_SEL信號的高低來控制。為了降低布線資源的使用，讀數時沒有用讀時鐘，而是直接把addra和addrb地址上的數據輸出，因為addra和addrb本來就是與讀寫時鐘同步的。