基于FPGA的幀同步系統設計

摘 要：介紹了集中式插入法幀同步系統的原理，分析了幀同步系統的工作流程。采用模塊化的設計思想，利用VHDL設計了同步參數可靈活配置的幀同步系統，闡述了關鍵部件的設計方法。在Xilinx的FPGA器件XC3S200?4FT200上對幀同步系統進行了實現，利用Modelsim 6.0軟件進行了仿真測試。仿真結果表明，同步系統工作穩定，滿足性能要求。

關鍵詞： 幀同步； FPGA； VHDL； 模塊化

中圖分類號： TN914?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）15?0069?04

Design of frame synchronization system based on FPGA

DU Yong， LIU Di?ying

（Jiuquan Satellite Launch Center， Jiuquan 732750， China）

Abstract： The principles and work flow of centralized plug?in frame synchronization system are described and analyzed. Modular programming idea is used to design a frame synchronization system which synchronization parameters can be flexibly configured based on VHDL. The design methods of key components are described in detail. The frame synchronization system was implemented on XC3S200?4FT200 of Xilinx FPGA， Modelsim 6.0 software is used in the simulation test. The simulation results show that the system is stable and can meet the performance requirements.

Keywords： frame synchronization； FPGA； VHDL； modularization

0 引 言

在數字通信系統中，發送端一般以一定數目的碼元組成一個個“字”或“句”，即組成一個個數據幀進行傳輸，因此幀是數據傳輸的基本單位。不同的通信系統具有不同的幀結構。幀一般分為幀同步碼和數據兩部分，幀同步碼用于標志幀的起始位置；數據則是需要傳輸的有效碼元。幀同步碼組的插入方法主要有兩種[1]：集中式插入法和間隔式插入法。集中式插入法就是在每幀的開頭集中插入幀同步碼組的方法；間隔式插入法則是將幀同步碼組分散插入到數據流中，即每隔一定數量的信息碼元插入一個幀同步碼元。本文主要討論集中式插入法幀同步的FPGA實現。

一般來講，幀同步在位同步之后才能進行。雖然信號的頻率很容易由位同步信號經過分頻得到，但是幀的起始和末尾時刻則無法由位同步信號分頻確定[2]。幀同步的主要任務就是要獲取每個數據幀的起始及結束位置。隨著可編程邏輯器件的發展，采用FPGA實現幀同步等數字系統具有速度快、使用方便、可編程配置各種參數等一系列優點，因而得到了越來越廣泛的應用[3?5]。……