本篇文献介绍了一项针对数字复分接技术的设计,该技术是通信领域常用的技术之一,特别是光纤通信领域。文中阐述了如何利用FPGA和CPCI技术来实现多路数据的复分接,进而提高光纤传输的效率。
我们来解释一下标题中出现的关键技术名词。
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,是一种可以通过软件编程来配置的半导体器件。它具有处理速度快、灵活性强等特点,广泛应用于数字信号处理、嵌入式系统、高速数据采集等领域。FPGA特别适合用于实现复分接系统,因为它可以在硬件层面并行处理大量数据。
CPCI(CompactPCI),是PCI(Peripheral Component Interconnect)技术的一种变体,专为工业和嵌入式应用设计。它提供了热插拔、电气和信号完整性等方面的优势,符合PCI 2.2规范,并且具有与传统PCI总线完全的兼容性。
硬件技术是本文的核心内容之一。具体到硬件设计,主要包括:
- PCI接口电路的实现:使用了PLX公司的PCI9054芯片。这是一个32位、33MHz的PCI桥接芯片,支持DMA(Direct Memory Access)数据传输模式,兼容PCI 2.2规范,并支持热插拔功能。
- FPGA开发环境的设计:采用了Xilinx公司的Spartan-3系列XC3400芯片,该芯片具备了4个数字时钟管理器(DCM)和344kbit的内部存储资源,适合用于复杂的基带数据处理。
- 接口电路设计:硬件电路采用四层PCB板,遵循PCI 2.2规范和PICMG 2.3 OD3标准,确保信号质量和电气特性。
在系统设计方面,该复分接系统由硬件复分接和软件复分接两部分构成。硬件复分接主要涉及数据通过PCI总线传送、编码单元处理后的数据通过码型变换传输至光纤接入设备,以及复接和分接模块的缓存控制。软件复分接部分则基于嵌入式软件,根据帧结构完成数据的软复接,并通过PCI总线传输至FPGA的SRAM中,为后续的硬复接做准备。
文章中的“技术概述”和“系统设计”章节详细介绍了该复分接设计所运用的CPCI技术和FPGA技术,以及整个系统的框架。在硬件设计部分,文章深入探讨了PCI接口电路、FPGA开发环境和接口电路设计的相关技术难点和关键设计要求。
例如,文中提到了电源去耦设计的重要性,指出每个VCC和VIO引脚必须满足最小去耦电容值的要求,并对去耦电容的距离和线宽提出了具体的规定。另外,对于信号线的走线长度也有严格限制,比如在33MHz的时钟频率下,信号线的走线长度不得超过1500毫米。这些设计要点对于保证复分接系统的稳定性和性能至关重要。
文章还提到了曼彻斯特编码的应用。曼彻斯特编码是一种常用于网络物理层的编码方式,特点是时钟同步信号包含在数据流中,便于接收端的同步操作。
总结来说,这篇文章系统地介绍了如何利用FPGA和CPCI技术实现数字复分接系统的设计,涵盖了硬件设计、系统架构、以及相关的技术细节。对于在通信系统设计和嵌入式系统开发领域工作的工程师们来说,这篇文章不仅提供了技术方案,也对设计实践中可能遇到的问题提供了宝贵的经验和指导。