1 引 言
同步在通信系統(tǒng)中占有非常重要的地位，同步系統(tǒng)性能的高低在很大程度上決定了通信系統(tǒng)的質(zhì)量，甚至通信的成敗。相關(guān)器是同步系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，因此，要求相關(guān)器須有比其它部件更高的可靠性。實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)器可用軟件實(shí)現(xiàn)也可用硬件電路實(shí)現(xiàn)，后者更適合于高速數(shù)據(jù)通信中的相關(guān)檢測(cè)。本文在總結(jié)一般數(shù)字相關(guān)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種高性能的數(shù)字相關(guān)器。
數(shù)字相關(guān)器的一般原理如圖1所示。
圖1 數(shù)字相關(guān)器的一般原理
相關(guān)器以數(shù)倍接收數(shù)據(jù)bit速率對(duì)所輸入的接收數(shù)據(jù)取樣，每個(gè)取樣bit移入數(shù)據(jù)輸入寄存器，然后逐bit地與存貯在基準(zhǔn)寄存器中的基準(zhǔn)字進(jìn)行比較，若兩者一致，輸出正相關(guān)脈沖，若輸入數(shù)據(jù)bit與基準(zhǔn)字補(bǔ)碼相一致，則輸出負(fù)相關(guān)脈沖。正相關(guān)和負(fù)相關(guān)所允許的最大不一致bit數(shù)分別
存貯在相關(guān)器的上限寄存器和下限寄存器里。快時(shí)鐘頻率一般是慢時(shí)鐘的數(shù)十倍，相關(guān)計(jì)數(shù)判決在快時(shí)鐘的后半周之內(nèi)必須完成。因此，時(shí)序控制比較復(fù)雜，而且輸出相關(guān)峰的寬度很窄（半個(gè)快時(shí)鐘周期），系統(tǒng)工作時(shí)容易造成丟峰、漏峰等不良后果，給系統(tǒng)帶來(lái)了潛在的不穩(wěn)定因素，且增加了系統(tǒng)內(nèi)在功耗。為此，本文提出一種用VHDL設(shè)計(jì)的在FPGA器件中實(shí)現(xiàn)的高速硬件相關(guān)器（無(wú)快時(shí)鐘，適時(shí)運(yùn)算處理）的設(shè)計(jì)方法。
3 用VHDL設(shè)計(jì)數(shù)字相關(guān)器
用VHDL設(shè)計(jì)數(shù)字相關(guān)器的邏輯框圖如圖2所示。
圖2 字相關(guān)器的邏輯框圖
本文用VHDL設(shè)計(jì)的數(shù)字相關(guān)器，僅需一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘，避免了復(fù)雜的時(shí)序控制，它采用適時(shí)運(yùn)算處理，所得相關(guān)峰的寬度是一個(gè)數(shù)據(jù)比特，比較容易捕獲，不會(huì)產(chǎn)生丟峰漏峰等不良現(xiàn)象，提高了相關(guān)器的可靠性。
下面給出32－bit數(shù)字相關(guān)器的部分VHDL源程序。
4 FPGA實(shí)現(xiàn)32-bit數(shù)字相關(guān)器
本設(shè)計(jì)選用XC4044XLA FPGA芯片實(shí)現(xiàn)，開發(fā)工具是XILINX公司的FoundationSeries3．1i。相關(guān)器僅占該芯片部分資源，該芯片其余資源為同步系統(tǒng)中其它部件所用。 下面給出該相關(guān)器測(cè)試結(jié)果。給相關(guān)器設(shè)置32位相關(guān)碼：將0F7ADH、96E8H依次由低到高置入相關(guān)碼寄存器中，其接收數(shù)據(jù)中的獨(dú)特碼與相關(guān)碼相同，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。
圖3測(cè)試結(jié)果
5 結(jié)束語(yǔ)
用VHDL設(shè)計(jì)在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)數(shù)字相關(guān)器，簡(jiǎn)化了相關(guān)器復(fù)雜的邏輯電路設(shè)計(jì)，降低了相關(guān)器的功耗，提高了相關(guān)器的可靠性。該相關(guān)器已成功地應(yīng)用于某無(wú)線通信系統(tǒng)中，性能穩(wěn)定可靠。
參考文獻(xiàn)
1 侯伯亨，顧新．VHDL硬件描述語(yǔ)言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)．西安：西安電子科技大學(xué)出版社