基于FPGA的1553B總線曼徹斯特編解碼器設(shè)計(jì)與實(shí)

現(xiàn)潘亮 司斌 張從霞 張鵬

摘要： 曼徹斯特碼作為一種數(shù)字編碼技術(shù)， 具有自帶時(shí)鐘、 無直流分量等優(yōu)點(diǎn)， 在數(shù)字通信系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 本文在分析曼徹斯特編解碼原理和1553B總線協(xié)議以及收發(fā)器HI-1573工作時(shí)序的基礎(chǔ)上， 利用ISE14.7開發(fā)環(huán)境， 采用VHDL語言， 基于Xilinx公司Spartan6型FPGA實(shí)現(xiàn)通用型和可定制的曼徹斯特Ⅱ型編解碼器設(shè)計(jì)， 并通過ISE Simulator和XST進(jìn)行時(shí)序仿真和綜合優(yōu)化， 仿真結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的邏輯功能。 最后搭建UART硬件測(cè)試平臺(tái)， 驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的硬件可實(shí)現(xiàn)性。

關(guān)鍵詞： 曼徹斯特碼； 編解碼原理； 1553B總線； VHDL； FPGA

中圖分類號(hào)： TJ760； TP336文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1673-5048（2018）02-0083-06

0引言

曼徹斯特碼是一種傳統(tǒng)、 經(jīng)典的數(shù)據(jù)編碼技術(shù)， 也叫相位編碼（Phase Encoding）， 具有自帶時(shí)鐘的特性， 是一種同步時(shí)鐘編碼技術(shù)， 能夠很好地解決數(shù)字通信系統(tǒng)中同步難題。 按照編碼原理及實(shí)現(xiàn)算法[1]的不同， 曼徹斯特碼可以分為三種： 曼徹斯特雙相電平碼、 曼徹斯特Ⅱ型雙相電平碼以及差分曼徹斯特雙相電平碼， 可簡(jiǎn)稱為曼徹斯特Ⅰ型碼、 曼徹斯特Ⅱ型碼和差分曼徹斯特碼。 曼徹斯特碼是在NRZ碼（NonReturn to Zero， 非歸零碼）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來， 采用具有無直流分量特性的編碼技術(shù)， 在電信業(yè)、 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、 車輛總線及石油勘測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

MILSTD1553B是美國(guó)關(guān)于數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)能姺綐?biāo)準(zhǔn)。 總線協(xié)議規(guī)定， 采用曼徹斯特Ⅱ型碼作為1553B總線的數(shù)字編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[2]， 因此， 曼徹斯特編解碼器性能的好壞將直接影響1553B總線的通信質(zhì)量。

目前FPGA集成了豐富的可編程器件門電路和部分IP核， 具有精確的時(shí)序處理能力， 在高速信號(hào)處理中應(yīng)用廣泛。 1553B總線曼徹斯特編解碼器工作在兆赫茲以上， 對(duì)時(shí)序的要求比較高， 因此， 本文采用FPGA設(shè)計(jì)曼徹斯特編解碼器。 其設(shè)計(jì)輸入的硬件描述語言 VHDL于1987年被IEEE確認(rèn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)， 具有設(shè)計(jì)的靈活性和器件定義的嚴(yán)謹(jǐn)性以及強(qiáng)大的行為級(jí)抽象描述能力， 在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用， 因此本文采用VHDL實(shí)現(xiàn)FPGA開發(fā)的設(shè)計(jì)輸入。

1曼徹斯特Ⅱ型碼

1.1曼徹斯特碼編碼原理

曼徹斯特碼是用脈沖序列來表示數(shù)據(jù)“1”和“0”， 而脈寬是碼元寬度的一半。 在曼徹斯特Ⅱ型碼中， NRZ碼元1對(duì)應(yīng)于脈沖電平由高電平跳變到低電平； NRZ碼元0對(duì)應(yīng)于脈沖電平由低電平跳變到高電平， 在傳輸碼元的中間時(shí)刻含有一個(gè)記錄時(shí)鐘信息的跳變， 因此說曼徹斯特碼具有自帶時(shí)

收稿日期： 2017-04-26

作者簡(jiǎn)介： 潘亮（1987-）， 男， 河南洛陽人， 碩士研究生， 研究方向是嵌入式航空電子設(shè)備總線和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

引用格式： 潘亮， 司斌， 張從霞， 等. 基于FPGA的1553B總線曼徹斯特編解碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[ J]. 航空兵器， 2018（ 2）： 83-88.

Pan Liang， Si Bin， Zhang Congxia， et al. Design and Implementation of the 1553B Bus Manchester Code Based on FPGA[ J]. Aero Weaponry， 2018（ 2）： 83-88.（ in Chinese）

鐘的特征。 曼徹斯特Ⅱ型碼的波形圖如圖1所示。

圖1曼徹斯特Ⅱ型碼波形及其編碼原理

Fig.1Waveform and coding principle of ManchesterⅡ code

從圖1的時(shí)序波形可以看出， 曼徹斯特Ⅱ型碼是將NRZ碼元與其編碼時(shí)鐘電平同或處理得到。 同或是指當(dāng)兩輸入電平同為“1”或“0”時(shí)， 運(yùn)算結(jié)果是邏輯1； 而輸入電平不相同時(shí)， 運(yùn)算結(jié)果是邏輯0。 由其逆向運(yùn)算可知， 曼徹斯特Ⅱ型碼的基本解碼算法是將得到的曼徹斯特碼與同步的編碼時(shí)鐘電平同或處理， 即可得到NRZ碼元。

1.2曼徹斯特編解碼器與1553B總線通訊

1553B總線規(guī)定[2]， 協(xié)議字分為數(shù)據(jù)字、 命令字和狀態(tài)字， 其位長(zhǎng)是20， 包括同步頭、 有效數(shù)據(jù)和奇校驗(yàn)三部分[3]， 如圖2所示。 其中， 同步頭波形占據(jù)3個(gè)位寬， 有效數(shù)據(jù)為16位， 最后1位是前16位數(shù)據(jù)的校驗(yàn)碼（協(xié)議規(guī)定采用奇校驗(yàn)）。 從圖中看出， 數(shù)據(jù)字的同步頭波形是先低后高， 而命令字和狀態(tài)字的同步頭是先高后低。

圖21553B總線規(guī)定的3種協(xié)議字組成

Fig.2Three protocol words specified in the 1553B bus

曼徹斯特編解碼器的功能是實(shí)現(xiàn)協(xié)議字和曼徹斯特碼之間的相互轉(zhuǎn)換。 曼徹斯特編碼器將1553B協(xié)議終端的待發(fā)送數(shù)據(jù)， 經(jīng)過編碼后以曼徹斯特碼的形式正確地發(fā)送給1553B總線專用收發(fā)器[4]HI-1573。 曼徹斯特解碼器將對(duì)從收發(fā)器HI-1573接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼， 提取出1553B總線協(xié)議規(guī)定的同步頭和協(xié)議數(shù)據(jù)， 然后發(fā)送給1553B協(xié)議終端[2-5]， 同時(shí)對(duì)可檢測(cè)的錯(cuò)誤進(jìn)行必要的標(biāo)記。

1.3曼徹斯特碼在1553B總線中的波形

根據(jù)曼徹斯特Ⅱ型碼的編碼原理以及1553B總線協(xié)議[2]， 傳輸線上不跳變電平的碼元組合[6]有8種， 分別是“0000”， “1111”， “111”， “000”， “11”， “1”和“00”以及“0”。 1553B總線的位時(shí)鐘為1 MHz， 曼徹斯特Ⅱ型碼的一個(gè)碼元寬度是0.5 μs。 因此， 傳輸線上曼徹斯特Ⅱ型碼的電平脈寬為500 ns， 1 000 ns， 1 500 ns和2 000 ns。 其中脈寬1 500 ns出現(xiàn)在同步頭電平中， 而脈寬2 000 ns出現(xiàn)在隨后的數(shù)據(jù)位與同步頭電平相一致的同步頭電平中； 脈寬500 ns和1 000 ns出現(xiàn)在數(shù)據(jù)位電平中， 由正反向數(shù)據(jù)以及排列組合關(guān)系可知有8種組合。 同步頭和數(shù)據(jù)位的脈寬類型如圖3～4所示。

航空兵器2018年第2期潘亮， 等： 基于FPGA的1553B總線曼徹斯特編解碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖3曼徹斯特Ⅱ型碼同步頭脈寬類型

Fig.3Pulse width types of synchronization head in

Manchester Ⅱ code

圖4曼徹斯特Ⅱ型碼數(shù)據(jù)位脈寬類型

Fig.4Pulse width types of data in Manchester Ⅱ code

2曼徹斯特編解碼器

曼徹斯特Ⅱ型編解碼器按功能可劃分為編碼時(shí)鐘、 編碼器控制器和解碼時(shí)鐘以及解碼器控制器。 不同的1553B協(xié)議終端， 如總線監(jiān)視器、 總線控制器、 總線終端， 其功能會(huì)有差別。 總線監(jiān)視器不具有總線數(shù)據(jù)發(fā)送功能， 但另三種協(xié)議終端發(fā)送或接收數(shù)據(jù)均可通過曼徹斯特編解碼器實(shí)現(xiàn)， 因而具有一定的共性特征， 如編解碼器使能、 奇偶校驗(yàn)、 同步頭和數(shù)據(jù)位等， 可據(jù)此進(jìn)行通用化設(shè)計(jì)， 通用的編解碼器應(yīng)具有協(xié)議規(guī)定的字核實(shí)、 同步頭收發(fā)、 數(shù)據(jù)位收發(fā)等功能。

2.1編解碼時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

1553B協(xié)議允許的時(shí)間誤差范圍為150 ns， 因此最壞情況下， 曼徹斯特Ⅱ型碼電平脈寬為500±150 ns， 1 000±150 ns， 1 500±150 ns和2 000±150 ns。 在采樣時(shí)鐘的選取中， 為了保證時(shí)鐘沿的一致性和提高抗干擾性， 采樣時(shí)鐘常取位時(shí)鐘的4， 8或10倍。 1553B協(xié)議規(guī)定， 數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍芈适? Mbps。 因此， 若采樣時(shí)鐘為8 MHz時(shí)， 脈寬計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值范圍分別是2～5， 6～9， 10～13和14～17； 若選10 MHz， 脈寬計(jì)數(shù)器的取值分別是3～6， 8～11， 13～16和18～21； 若選16 MHz， 脈寬計(jì)數(shù)器的取值分別是5～10， 13～18， 21～26和29～34。 設(shè)計(jì)中若采用8 MHz的采樣時(shí)鐘， 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)誤差可能會(huì)導(dǎo)致解碼錯(cuò)誤； 同時(shí)若采用更高倍如16 MHz的采樣時(shí)鐘， 雖然會(huì)降低計(jì)數(shù)誤差導(dǎo)致的解碼錯(cuò)誤概率， 但由于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍大， 會(huì)浪費(fèi)一部分寄存器資源。 綜合各種因素， 采用10 MHz的編解碼時(shí)鐘。

2.2編碼器設(shè)計(jì)

根據(jù)曼徹斯特Ⅱ型碼的編碼原理， NRZ碼元1對(duì)應(yīng)于脈沖電平由高電平跳變到低電平， NRZ碼元0對(duì)應(yīng)于脈沖電平由低電平跳變到高電平。 因此每一位NRZ數(shù)據(jù)的上半脈沖沿與NRZ數(shù)據(jù)的電平相同， 而下半脈沖沿與NRZ數(shù)據(jù)的電平相反， 即取非運(yùn)算， 因此， 可考慮將待發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)據(jù)的上半沿和下半沿。 這是設(shè)計(jì)曼徹斯特Ⅱ型碼編碼器的主體思想。

在設(shè)計(jì)編碼器時(shí)， 考慮到編碼器的通用性和可擴(kuò)展性， 設(shè)計(jì)了消息幀長(zhǎng)、 發(fā)送使能設(shè)置和FIFOs地址自增等功能， 同時(shí)分別實(shí)現(xiàn)同步頭、 數(shù)據(jù)位發(fā)送及校驗(yàn)位的發(fā)送。 設(shè)計(jì)中采用2個(gè)16位串行移位寄存器分別實(shí)現(xiàn)正向數(shù)據(jù)和反向數(shù)據(jù)的串行發(fā)送。 基于以上考慮， 本文設(shè)計(jì)了有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯的轉(zhuǎn)換。

編碼器的有限狀態(tài)機(jī)為IDLE， START， WAIT， SHIFT1， WAIT1， SHIFT2， WAIT2， CHECK和CHECK_WAIT以及STOP等10個(gè)狀態(tài)， 其之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖5所示。

各個(gè)狀態(tài)的功能如下：

（1） IDLE： 空閑態(tài)， 系統(tǒng)初始化處于該空閑態(tài)， 同時(shí)一個(gè)合法字發(fā)送完成以及一幀發(fā)送完成后， 都返回該態(tài)； 當(dāng)檢測(cè)到發(fā)送命令， 進(jìn)入同步頭發(fā)送的START態(tài)。

（2） START： 開始態(tài)， 根據(jù)發(fā)送字同步頭準(zhǔn)備待發(fā)送同步頭數(shù)據(jù)， 完成后自動(dòng)進(jìn)入WAIT態(tài)。

（3） WAIT： 等待同步頭發(fā)送態(tài)， 設(shè)計(jì)一個(gè)6位的移位寄存器， 逐位發(fā)送同步頭； 當(dāng)位計(jì)數(shù)到7時(shí)， 進(jìn)入SHIFT1態(tài)。

圖5編碼器狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換圖

Fig.5Transition diagram of state machine in encoder

（4） SHIFT1： 移位有效字的脈沖上半沿態(tài)， 設(shè)計(jì)一個(gè)16位的移位寄存器， 按照時(shí)序邏輯逐位移位， 準(zhǔn)備脈沖上半沿； 完成后自動(dòng)進(jìn)入WAIT1。

（5） WAIT1： 等待脈沖上半沿發(fā)送態(tài)， 按照時(shí)序邏輯發(fā)送有效字的脈沖上半沿， 并逐位判斷位計(jì)數(shù)是否到39。 若到了， 則進(jìn)入CHECK態(tài)； 若未到， 則進(jìn)入SHIFT2態(tài)。

（6） SHIFT2： 移位有效字的脈沖下半沿態(tài)， 設(shè)計(jì)一個(gè)16位的反相移位寄存器， 按照時(shí)序邏輯逐位移位， 準(zhǔn)備脈沖下半沿； 完成后自動(dòng)進(jìn)入WAIT2。

（7） WAIT2： 等待脈沖下半沿發(fā)送態(tài)， 按照時(shí)序邏輯發(fā)送有效字的脈沖下半沿， 并逐位判斷位計(jì)數(shù)是否到39。 若到了， 則進(jìn)入CHECK態(tài)； 若未到， 則進(jìn)入SHIFT1態(tài)， 即進(jìn)行16位有效字的循環(huán)發(fā)送。

（8） CHECK： 校驗(yàn)態(tài)， 將SHIFT1態(tài)16位移位寄存器生成的奇校驗(yàn)準(zhǔn)備成奇校驗(yàn)位的脈沖上下半沿， 完成后自動(dòng)進(jìn)入CHECK_WAIT態(tài)。

（9） CHECK_WAIT： 等待校驗(yàn)發(fā)送， 逐位發(fā)送校驗(yàn)的脈沖上下半沿， 并判斷校驗(yàn)計(jì)數(shù)是否到1。 若等于1， 則進(jìn)入STOP態(tài)； 若沒有， 則進(jìn)入CHECK態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)發(fā)送。

（10） STOP： 停止態(tài)， 初始化幾個(gè)位計(jì)數(shù)， 有效字計(jì)數(shù)自加， 自動(dòng)進(jìn)入IDLE態(tài)。

2.3解碼器設(shè)計(jì)

解碼器的關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)同步頭的識(shí)別。 1553B協(xié)議規(guī)定， 同步頭位長(zhǎng)為6， 時(shí)長(zhǎng)為3 μs； 考慮到HI-1573專用收發(fā)器的工作機(jī)理[7]（如圖6所示）， 若先檢測(cè)到正向端高電平， 說明接收到命令字或狀態(tài)字的同步頭； 而先檢測(cè)到反向端高電平， 說明接收到數(shù)據(jù)字同步頭。 當(dāng)采用10 MHz 的采樣時(shí)鐘進(jìn)行脈寬檢測(cè)時(shí)， 對(duì)同步頭的采樣計(jì)數(shù)范圍是13～16或18～21， 數(shù)據(jù)位的采樣計(jì)數(shù)范圍是3～6或8～11。 這是解碼器設(shè)計(jì)主體思想。

圖6HI-1573輸出電平的特性

Fig.6Characteristics of the HI1573 output level

在設(shè)計(jì)解碼器時(shí)， 考慮到HI-1573數(shù)據(jù)電平抖動(dòng)和延時(shí)現(xiàn)象， 設(shè)計(jì)采用接收端的正向或反向電平的上升沿終止前一個(gè)電平的采樣計(jì)數(shù)， 即數(shù)字上實(shí)現(xiàn)了對(duì)HI-1573輸出數(shù)據(jù)電平的調(diào)理。 在此基礎(chǔ)上， 基于字核實(shí)功能， 設(shè)計(jì)了校驗(yàn)錯(cuò)誤檢查、 碼元錯(cuò)誤檢查和字連續(xù)檢查等邏輯接口功能。 最后采用有限狀態(tài)機(jī)分層次實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

解碼器的狀態(tài)有IDLE， START1， START2， WAIT， SAMPLE1和SAMPLE2以及STOP等7個(gè)狀態(tài)， 其之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖7所示。

各個(gè)狀態(tài)的功能如下：

（1） IDLE： 空閑態(tài)， 初始化后處于該空閑態(tài)， 總線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)默認(rèn)處于該態(tài)。 當(dāng)檢測(cè)到HI-1573正向數(shù)據(jù)的高電平時(shí)， 進(jìn)入START1； 若檢測(cè)到HI-1573反向數(shù)據(jù)位的高電平時(shí)， 進(jìn)入START2。

（2） START1： 啟動(dòng)命令字或狀態(tài)字同步頭檢測(cè)， 判斷反向數(shù)據(jù)位。 若出現(xiàn)高電平， 采樣計(jì)數(shù)器停止， 并判讀計(jì)數(shù)； 若計(jì)數(shù)是7或6， 則進(jìn)入WAIT； 若計(jì)數(shù)是3或4， 則進(jìn)入START2； 否則， 進(jìn)入IDLE， 并置Manchester碼錯(cuò)誤。

（3） START2： 啟動(dòng)數(shù)據(jù)字同步頭檢測(cè)， 判斷正向數(shù)據(jù)位。 若出現(xiàn)高電平， 采樣計(jì)數(shù)器停止， 并判讀計(jì)數(shù)； 若計(jì)數(shù)是7或6， 則進(jìn)入WAIT； 若計(jì)數(shù)是3或4， 則進(jìn)入START1； 否則， 進(jìn)入IDLE， 并置Manchester碼錯(cuò)誤。

圖7解碼器狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換圖

Fig.7Transition diagram of state machine in decoder

（4） WAIT： 同步頭配置態(tài)， 將同步頭的6或7位數(shù)據(jù)位串行寫入寄存器， 并設(shè)置同步頭類型。 完成后， 判斷正反向數(shù)據(jù)位電平， 若正向出現(xiàn)高電平， 則進(jìn)入SAMPLE1； 若反向出現(xiàn)高電平， 則進(jìn)入SAMPLE2。

（5） SAMPLE1： 采樣正向數(shù)據(jù)高電平脈寬， 判斷反向數(shù)據(jù)位。 若出現(xiàn)高電平， 則采樣計(jì)數(shù)器停止， 并判讀位計(jì)數(shù)以及采樣計(jì)數(shù)； 若位計(jì)數(shù)到40， 則進(jìn)入STOP， 并從寄存器中按次序取出17位數(shù)據(jù)位寫入暫存寄存器， 其中前16位是有效數(shù)據(jù)位， 最后一位是其校驗(yàn)結(jié)果； 反之位計(jì)數(shù)不到40， 此時(shí)若采樣計(jì)數(shù)是1或2， 則進(jìn)入SAMPLE2， 同時(shí)將數(shù)據(jù)位串行寫入寄存器， 否則進(jìn)入IDLE， 并置Manchester碼錯(cuò)誤。

（6） SAMPLE2： 采樣反向數(shù)據(jù)高電平脈寬， 判斷正向數(shù)據(jù)位。 若出現(xiàn)高電平， 則采樣計(jì)數(shù)器停止， 并判讀位計(jì)數(shù)以及采樣計(jì)數(shù)； 若位計(jì)數(shù)到40， 則進(jìn)入STOP， 并從寄存器中按次序取出17位數(shù)據(jù)位寫入暫存寄存器， 其中前16位是有效數(shù)據(jù)位， 最后一位是其校驗(yàn)結(jié)果； 反之位計(jì)數(shù)不到40， 此時(shí)若采樣計(jì)數(shù)是1或2， 則進(jìn)入SAMPLE1， 同時(shí)將數(shù)據(jù)位串行寫入寄存器， 否則進(jìn)入IDLE， 并置Manchester碼錯(cuò)誤。

（7） STOP： 停止態(tài)， 初始化各個(gè)計(jì)數(shù)器， 判斷16位有效數(shù)據(jù)位的奇校驗(yàn)與第17位的校驗(yàn)結(jié)果是否一致。 若一致， 則設(shè)置parity 和Manchester碼正確， 并將暫存寄存器的17位數(shù)據(jù)寫入輸出端口， 同時(shí)進(jìn)入IDLE； 若不一致， 則設(shè)置parity 和Manchester碼錯(cuò)誤， 并進(jìn)入IDLE。

3仿真驗(yàn)證及硬件綜合

3.1仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)編解碼功能模塊的正確性， 在ISE14.7軟件開發(fā)環(huán)境[8]， 采用Xilinx仿真工具ISE Simulator進(jìn)行了時(shí)序仿真。 編寫測(cè)試文件時(shí)， 考慮到協(xié)議字收發(fā)的連續(xù)性和便于仿真結(jié)果觀察， 設(shè)計(jì)了幀長(zhǎng)為3的協(xié)議字收發(fā)測(cè)試文件。 編解碼器的仿真結(jié)果如圖8～9所示。

圖8編碼器發(fā)送3個(gè)連續(xù)協(xié)議字的仿真時(shí)序圖

Fig.8Simulation sequence diagram of three continuous

protocol words sent from encoder

圖8中， 方框表示同步頭正確發(fā)送。 從圖看出編碼器實(shí)現(xiàn)了協(xié)議字的無間隔連續(xù)發(fā)送。

圖9解碼器接收4個(gè)連續(xù)協(xié)議字的仿真時(shí)序

Fig.9Simulation sequence diagram of four continuous

protocol words accepted in decoder

圖9中， 方框表示一個(gè)協(xié)議字的解析完成， 包括校驗(yàn)正確和碼元正確等處理， 橢圓框表示同步頭識(shí)別， 可以看出解碼器收到1個(gè)命令字同步頭和2個(gè)數(shù)據(jù)字同步頭。

3.2硬件綜合

為了驗(yàn)證編解碼器具有硬件綜合能力， 在Spartan6系列XC6SLX9-2TGQ144上進(jìn)行綜合優(yōu)化， 利用ISE14.7軟件自帶的綜合工具XST進(jìn)行綜合， 綜合后編解碼器的RTL模塊結(jié)構(gòu)如圖10～11所示， 可以看出綜合后的RTL結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)的接口。

在此基礎(chǔ)上， 進(jìn)行UART閉環(huán)硬件測(cè)試， 具體方案是上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)→下位機(jī)UART接收并處理→編碼器→解碼器→下位機(jī)處理數(shù)據(jù)并經(jīng)UART發(fā)送→上位機(jī)接收數(shù)據(jù)， 并通過上位機(jī)串口調(diào)試助手查看收發(fā)結(jié)果。 整個(gè)硬件測(cè)試的結(jié)構(gòu)框圖如圖12所示， 串口助手收發(fā)結(jié)果如圖13所示。 從圖13可以看出數(shù)據(jù)收發(fā)一致， 說明編解碼器收發(fā)功能正確。

圖10編碼器RTL結(jié)構(gòu)圖

Fig.10RTL structure diagram of encoder