基于fpgae1以太网数据适配器设计及其实现word格式论文.docxVIP

摘要摘要E1/以太网数据适配器是连接G703接口和以太网数据接口的设备，在当前军队系统、电力系统等大型系统中的传输网络中E1 接口是常用的接口标准，利用现有的丰富的E1 信道资源实现以太网越来越大的信息量的传输，具有极强的市场价值和应用前景。本适配器系统主要实现6路E1链路数据、2路G.703自定义数据格式和百兆以太网接口的数据转换，根据设备的结构要素，要求设计紧凑，成本低廉，并且方便日后的系统的升级和维护。本论文设计并实现了E1/以太网数据适配器的硬件设计和FPGA逻辑功能设计。论文主要内容如下：1.E1/以太网数据适配器的硬件设计根据设备的实际结构指标要求对比已有的设计方案，选用FPGA和专用的E1接口芯片来实现。其优点是：该设计充分发挥FPGA的设计优势，重构性强，开发周期大大的缩短，从成本上节约了不止一倍，在后期系统业务升级中，也极为方便，保证系统稳定性和可靠性的基础上，大大提升产品的竞争力。2.E1/以太网数据适配器FPGA逻辑功能实现通过FPGA来设计实现E1数据格式和以太网数据格式的转换。包括E1数据与以太网数据双向的接收和传输，还包括自定义的数据格式和现有以太网数据格式进行数据转换，实现了功能的最大化，保证数据传输正确与同步是设计的重点部分。设备采用两块FPGA芯片，其中一块备用的芯片，为以后的设备升级提供了更为方便的条件。3.E1/以太网数据适配器设计关键技术该设备在实际的研发过程中，采用了Xilinx公司的FPGA及其开发工具ISE 设计软件和Cadence公司的Allegro PCB15.7来完成设计与实现，分为硬件部分和逻辑实现部分。在硬件设计部分，E1接口电路部分和整体设备电源部分是设计的重点，在研究之前设计的基础上加以改进，增加保护电路的方式和多种配置方式。硬件PCB（Printedcircuitboard，PCB）设计，由于设备尺寸和布线要求在充分考虑层叠设计和信号完整性问题基础上，采取多层板设计（8层）。在FPGA逻辑功能实现上，在一片硬件芯片上实现对多中数据的转换和传输，体现承载的概念。帧同步检测模块以及以太网数据校验是设计的难点，在实际的开发设计中采用状态机和双口RAM 以及多个FIFO 来实现数据的正确存储和处理。摘要作为实现多种数据转换的E1/以太网数据适配器有着极为广泛的应用和巨大的市场价值，设备的优点在于：最大程度的克服依靠单片机来操作的单一性缺点，全部逻辑设计通过FPGA完成，符合当前设计的主流，为以后的逻辑设计提供了模块化程序，为以后设备的升级维护打下了良好的基础；在最大程度的满足数据传输量和正确的前提下，最大限度的降低设计成本，提升市场竞争力。在最终调试和验证阶段，通过设备的单独调试和与其他设备的联合调试，不仅实现了E1数据的级联传输和以太网数据之间无误的转换，还增加了自定义的G703DATA数据格式和以太网数据的转换，实现了多种数据的转换。在保证设备功能的基础上大大的缩短了开发周期和减低了设计成本，达到了非常好的设计效果。关键词：以太网，Cadence，FPGA，E1ABSTRACTABSTRACTE1/EthernetadapterisusedtoconnectG703interfaceandEthernetinterface device. TheE1 interfaceis a common interfacestandard, in the current militarysystems, electrical systems andotherlargesystems inthetransmissionnetwork, theuseof existingrichE1channelresourcestoachievegreaterandgreateramountofinformation transmission,withastrongmarketvalueandapplicationprospect.Theadaptersystem has achieved 6-channelE1mainlinkdata,2G.703custom dataformats andFast Ethernetinterface,dataconversion,dependingonthedevicesstructuralelements,to designcompact,lowcostandconvenientfutureSystemupgradesand maintenance.E1/ EthernetadapterhardwaredesignandFPGAlogicdesignwereimplementedinthis paper, asfollows:E1 / Ethernet ada