E1和以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著“三網(wǎng)融合”在我國的逐步演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)中最重要的兩網(wǎng)—電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之間的互聯(lián)互通和網(wǎng)絡(luò)資源共享，不僅具有現(xiàn)實(shí)的行業(yè)需求，更具有重要的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。電信傳輸網(wǎng)的E1鏈路和計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的以太網(wǎng)鏈路之間相互聯(lián)通和靈活轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)是充分發(fā)揮兩網(wǎng)各自優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)的重要前提。而E1和以太網(wǎng)鏈路協(xié)議轉(zhuǎn)換器充當(dāng)連接兩網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)，能夠高效準(zhǔn)確地解決這兩不同鏈路間的數(shù)據(jù)通信問題。
　　FPGA具有大量的邏輯門和存儲(chǔ)塊資源，這能保證設(shè)計(jì)者可根

2、據(jù)系統(tǒng)需求靈活地對(duì)電路再編程以完成升級(jí)。而FPGA的靈活性強(qiáng)、可編程與再實(shí)現(xiàn)、可靠性高等特點(diǎn)，使得它在數(shù)字電路開發(fā)過程中能起到縮短開發(fā)周期，降低研制成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵作用。因此，該基于FPGA的協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)，采用微處理器加FPGA的結(jié)構(gòu)，可以高效低成本地實(shí)現(xiàn)E1和以太網(wǎng)鏈路間的轉(zhuǎn)換。
　　本文主要的工作是分析該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的FPGA芯片內(nèi)的系統(tǒng)功能，利用模塊化方法設(shè)計(jì)控制電路結(jié)構(gòu)，并對(duì)FPGA芯片進(jìn)行功能仿真

3、和電路實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證以便E1和以太網(wǎng)鏈路間可以任意轉(zhuǎn)換。針對(duì)該系統(tǒng)主要應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，我們將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為以太網(wǎng)接口、E1接口、SDRAM控制器、異步FIFO群和HDLC成/解幀模塊等多個(gè)模塊，以便能解決以太網(wǎng)幀提取、時(shí)鐘調(diào)整、數(shù)據(jù)緩存、CRC校驗(yàn)、HDLC成/解幀、HDB3編/解碼、線路時(shí)鐘提取等在鏈路轉(zhuǎn)換過程中必須處理的具體問題。通過提供以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和E1鏈路的數(shù)據(jù)接口電路、時(shí)鐘速率調(diào)整電路和緩存電路，系統(tǒng)的控制電路能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的暢通傳輸。最后

4、，通過仿真軟件Modelsim對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和FPGA內(nèi)電路實(shí)現(xiàn)后的在線測(cè)試，驗(yàn)證系統(tǒng)內(nèi)各模塊可以很好地解決以太網(wǎng)和E1鏈路轉(zhuǎn)換的問題，而整個(gè)系統(tǒng)也能完整地實(shí)現(xiàn)鏈路間的相互轉(zhuǎn)換與有效通信。
　　本文所提出的架構(gòu)利用異步FIFO作為一級(jí)緩存和SDRAM作為二級(jí)緩存的多級(jí)緩存結(jié)構(gòu)、采用SDRAM控制器使用權(quán)令牌環(huán)式設(shè)計(jì)、實(shí)施異步FIFO群流水線技術(shù)等相關(guān)設(shè)計(jì)方法的使用不僅可以有效地完成鏈路轉(zhuǎn)換所要求的各功能并在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)，還能為采