基于FPGA的多业务数据复分接器的设计与实现

论文摘要

数字复分接技术是数字通信网的一项重要技术,能够将若干路低速信号合并为一路高速信号,能够更好的提高带宽利用率和数据传输效率。但是传统数字复分接技术的实现都是通过ASIC专用芯片来实现单一的同步数据或异步数据的数字复分接。面向的业务类型和使用环境都比较固定,使用起来不够灵活,逐渐不适应现阶段丰富应用业务的复杂数字通信网络。随着半导体技术的进步,大规模逻辑器件的发展,可以使数字复分接技术灵活实现,能够根据不同的使用环境和使用要求现场设计,并且具有更为优越的性能表现。本论文就是针对上述的问题,从某具体专用网建设中移动网络多路综合业务与有线网络互联互通的需要出发,结合国内外先进技术,采用可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片,在模块化设计方法学的基础上,把传统按位、按字、按帧的数字复分接技术进行有机的结合起来实现综合业务复分接功能,并通过处理器、接口电路等辅助设计进行了多业务复分接器板卡的设计与实现。主要内容包括:首先介绍了目前在我国的专用网络建设中数字复分接技术的研究现状和意义,然后对数字复分接技术的基本原理进行了说明,对比了几种不同数字复分接的方法。最后采用自顶向下的数字系统建模思路,提出了基于FPGA的多业务数字复接系统的设计方法,详细介绍了多业务复分接器各组成模块的详细、信号流程及具体功能。并且在多业务复分接器板卡上对各种接口的不同业务进行了综合的测试和验证,结果表明本论文所设计的多业务复分接器能够稳定的对多路不同类型的低速业务进行有效的复分接。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 复接技术的研究现状
• 1.3 本论文所做的主要工作
• 第二章 数字复接技术原理
• 2.1 数字复接系统的组成
• 2.2 数字复接的系列标准
• 2.3 数字复接的方法
• 第三章 多业务复分接器总体设计
• 3.1 多业务复分接器主要关键技术
• 3.1.1 按链路层协议帧复分接技术
• 3.1.2 异步数据同步封帧技术
• 3.1.3 PCM 语音码流定长封帧技术
• 3.2 硬件总体设计
• 3.2.1 硬件架构
• 3.2.2 基于FPGA 的系统设计
• 3.2.3 接口配置及性能要求
• 3.3 软件总体设计
• 第四章 多业务复分接器的设计与实现
• 4.1 信息处理流程
• 4.2 硬件设计
• 4.2.1 电路组成
• 4.2.2 数据复分接单元
• 4.2.3 处理器单元
• 4.2.4 接口收发器单元
• 4.2.5 网络接口单元
• 4.2.6 电源变换单元
• 4.3 基于FPGA 的复分接器的实现
• 4.3.1 FPGA 开发平台
• 4.3.2 概要设计
• 4.3.3 功能模块组成
• 4.4 软件设计
• 4.4.1 主处理器软件
• 4.4.2 Tornado 开发环境
• 4.5 可靠性设计
• 4.6 电源设计
• 4.7 电路板设计
• 第五章 实验测试与结果分析
• 5.1 测试平台
• 5.2 测试方法及结果分析
• 5.2.1 1 路K 口、音频口业务复分接测试.
• 5.2.2 1 路E1 口、音频口业务复分接测试
• 5.2.3 1 路R5232 异步串口、音频口业务复分接测试.
• 5.2.4 1 路R5232 口、K 口、E1 口业务复分接测试
• 5.3 结论
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 工作经验和工作展望
• 6.2.1 工作经验
• 6.2.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献