巴克码识别器的设计与FPGA的实现(1)
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别器就输出一个同步脉冲,两个同步脉冲(相关峰)之间刚 好相距31个时钟周期,端口输出数据完全正确。然后将综合 后生成的网表文件通过ByteBlaste下载电缆,以在线配置的 方式下载到 EPF10K10LC84-4器件中,从而完成了器件的编 程。上电后,在输入端加入待编码信息,用数字存储示波器 测试巴克码识别器的输出,实测结果完全正确,达到了设计 要求。 5 结束语
本文探讨用FPGA(现场可编程门阵列)设计巴克码识别 器。 1 巴克码
巴克码是一种有限长的非周期序列。其定义如下:一个 n 位长的码组{x1,x2,x3,…,xn},其中xi的取值为 +1或-1, 若它的局部相关函数R(j)满足下式:
★基金项目:陕西省教育厅科研基金项目(01JK121)
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FPGA
科技广场 2006.4
巴克码识别器的设计与 FPGA 的实现
Design of Identifier with Barker Code and Implement with FPGA
龙光利 Long Guangli (陕西理工学院电信工程系,汉中 723003) (Dept.of E.I.of Shanxi University of Tecnology, Hanzhong
circuit design a producer of seven-Barker code too,its period is thirty-one.After editing,compiling and
simulator waveform,it may be down-loaded to the FPGA of EPF10K10LC84-4,the result shows that it achieves the
计 与
码在某一时刻正好全部进入 7 位寄存器时,7 个移位寄存器
输出端都输出+1,相加后的最大值输出为+7,其余情况相加
的
以7位巴克码组{+++--+-}为例,其局部自相关函数为: 结果均小于+7。对于数字信息序列,几乎不可能出现与巴克
实
码组相同的信息。故识别器的相加输出也只能小于+7。若判
现
决器的判决门限电平定为 +6(或 +7),那么就在 7 位巴克码
以上结果表明:利用FPGA 器件,可方便地设计出巴克码 识别器。文中只讨论了 7 位巴克码识别器的设计,使用类似 的方法,可设计其它巴克码识别器和PCM30/32 路(一次群) 电话基群帧同步码(0011011)检测电路。
参考文献 [1]阎石.数字电子技术基础(. 第四版)[M].北京: 高等
教育出版社,1999. [2]赵曙光,郭万有,杨颂华.可编程逻辑器件原理、开
并出移位寄存器 74164 实现。由于 7位巴克码对应的二进制
序列为固定序列 1110010,因此,相加器和判决器可用设置
参考序列进行相关求和运算代替,从MAX+PLUS2器件库中调
图二 7位巴克码识别器
用 7 个同或门“XNOR”和 8 位与门“AND8”(只用 7 位)实现。 同或门“XNOR”一端输入对应 7 级移位寄存器的输出,另一
中与“V”(VCC)相连的线处于高电平,为“1”;与“G1”(GND) 相连的线处于低电平,为“0”。电路引脚为:CLK 为数据时 钟输入端口,CLRN 为系统复位端口,Q克码输入端口,OUT为7位巴克码识别器输出端
口。
7级移位寄存器从MAX+PLUS2器件库中调用一个8位串入
置数据,从而令其完成不同的硬件功能。这种配置的改变甚
图一 7位巴克码自相关函数R(j)与j的关系 2 7 位巴克码识别器
为了设计 7 位巴克码识别器,用 7 级移位寄存器、相加 器和判决器就可以组成一个巴克码识别器,如图二所示。
至可以在系统的运行中进行,因而具有较大的灵活性。 利用FPGA设计的7位巴克码识别器电路如图三所示。其
则称这种码组为巴克码,其中 j 表示错开的位数。目前
7级移位寄存器的1、0按照1110010的顺序接到相加器,
已找到的所有巴克码组如表一所示。其中的 +、- 号表示 xi 的取值为 +1、-1,分别对应二进制码的“1”或“0”。
表一 巴克码组
接法与巴克码的规律一致。当输入码元加到移位寄存器时, 巴
克
发与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001. [3]樊昌信,张甫翊,徐炳祥等.通信原理.(第五版)[M].
北京:国防工业出版社,2002. [4]王梦,李明,严来金.一种高速 RS 译码器的 FPGA 实
现[J].电子技术应用,2005,31(1):75-77. [5]蒋勇,罗玉平.基于FPGA的并行可变长解码器的实现
连贯式插入法,又称集中插入法。它是指在每一信息群 的开头集中插入作为群同步码组的特殊码组,该码组在信息 码中很少出现,其基本要求是:具有尖锐单峰特性的自相关
函数,便于与信息码区别,码长适当、以保证传输效率。满 足此要求的特殊码组有:全 0 码、全 1 码、1 与 0 交替码、巴 克码、电话基群帧同步码0011011。目前常用的群同步码组 是巴克码。
如果图中某移位寄存器进入的是 1 码,该移位寄存器的 1端
码
输出为 +1,0 端输出为 -1。反之当某移位寄存器进入的是 0
识 别
码,该移位寄存器的 1 端输出为 -1,0 端输出为 +1。实际上
器
的
巴克码识别器是对输入的巴克码进行相关运算,当一帧信号
设
到来时,首先进入识别器的是群同步码组,只有当 7位巴克
预期的设计要求。
关键词: 群同步; 巴克码识别器; 现场可编程门阵列
中图分类号:TN702
文献标识码:A
文章编号:1671-4792-(2006)4-0090-03
Abstract: This paper elaborates the definition of Barker codes and consist frame of identifier with seven-
Barker code,provides a circuit design of identifier with seven-Barker code,which utilized the logic-unit of
FPGA on the EDA software platform of MAX+PLUS2,in order to test the identifier with seven-Barker code,this
[J].电子技术应用,2005,31(9):63-65. [6]王剑,赵海燕.基于CPLD的控制器冗余切换和通信容
错的研究[J].微型机与应用,2005,24(7):27-29.
作者简介 龙光利(1968 — ),男,陕西南郑县人,陕西理工学院
副教授,主要研究方向: 数字通信和电子技术应用。
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expected criteria of design.
Keywords: Bevy_synchronism; Identifier With Barker Code; Field Programmable Gate Array
0 引言 数字通信时,一般总是以若干个码元组成一个字,若干
个字组成一个句,即组成一个个的“群”进行传输。群同步 的任务就是在位同步的基础上识别出这些数字信息群(字、 句、帧)“开头”和“结尾”的时刻,使接收设备的群定时 与接收到的信号中的群定时处于同步状态。实现群同步的常 用方法是插入特殊同步码组法,它又分为连贯式插入法和间 隔式插入法。其中连贯式插入法具有建立同步时间快,因而 在实际中应用广泛。
(即可编程逻辑块 CLB,输入 / 输出模块 IOB 和互连资源 IR)
和一个用于存放编程数据的SRAM组成。它可利用EDA技术中
的MAX+PLUS2作为开发工具,将设计的电路图或硬件描述语
言编写的程序综合成网表文件写入其中,制成 ASIC 芯片。
FPGA的突出优点是可反复编程,系统上电时可加载不同的配
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端输入对应 7 位巴克码的二进制序列 1110010,7 个同或门 “XNOR”的输出连接到 8 位与门“AND8”的输入端口。
图三 利用 FPGA设计的7位巴克码识别器电路 为了便于对设计的 7 位巴克码识别器进行检测,电路中 设计了一个周期为 31位长的模拟7 位巴克码产生器。该7位 巴克码产生器是从MAX+PLUS2器件库中调用了一个8位串入 并出移位寄存器 74164(只用5 位)和一个同或门“XNOR”实 现。该巴克码产生器仅为实验测试而设置,在实际通信中可 不用。 4 实验结果 利用MAX+PLUS2开发工具对所设计的7位巴克码识别器 进行编译和仿真,仿真波形如图四所示。
723003)
摘 要: 阐述了巴克码组的定义和 7 位巴克码识别器的组成框图。在 MAX+PLUS2 软件平台上,给出了利用现场可编程门
阵列器件设计 7位巴克码识别器电路,为了便于对设计的7位巴克码识别器进行检测,该电路还设计了一个周期为31位长的
模拟 7 位巴克码产生器,并进行了编译和波形仿真。综合后下载到可编程器件 EPF10K10LC84-4 中,测试结果表明,达到了
的最后一位进入识别器时,识别器输出一个同步脉冲表示一
7 位巴克码自相关函数 R(j)与j 的关系如图一所示,由 图可看出,自相关函数在 j=0 时具有尖锐的单峰特性。
群的开头。 3 基于 FPGA 实现的 7 位巴克码识别器
FPGA 是现场可编程门阵列的简称,它是20世纪80年代