多路接口与E1协议转换器设计与实现

当CPU读取FPGA中数据时，先给出地址信号，然后使能片选、读信号，这时如果数据总线上有数据，CPU读入数据。但MPC875总线频率高达80 MHz，为了CPU能稳定的读取到数据，这里将片选信号与读信号相“与”，然后扩宽3倍得到总线可用信号，在总线可用信号有效期间，数据总线上总有数据，这样，可以保证CPU能稳定的读到数据。
当CPU写入数据时，CPU先给出地址信号，然后给出片选及写信号，在写信号有效期间，CPU稳定的给出数据。因此，在片选及写信号有效时，锁存数据总线上的数据即可。
2．2 CPLD硬件接口电路设计
CPLD主要完成V．35，RS 449，RS 232数据收发；keyboard，LED控制；FIFO读写等功能。功能框图如图5所示。

CPU通过CPLD对接口芯片进行模式选择。V．35，RS 449为同步平衡接口，常用接口速率为N×64 Kb／s(N=1～32)。时钟、数据信号为两线平衡传输，控制信号为不平衡传输。发送数据时，将与之对应的时钟一并输出。在接收数据时，用接口时钟采样数据。
RS 232为不平衡传输。帧格式固定为：1位开始位、8位数据位、结束位。结束位有三种：1位、1．5位、2位。开始位固定为“0”，停止位固定为“1”。通信双方在开始通信前必须约定好串行传输的参数(传输速度、帧格式)。在发送端，首先通过分频产生需要的串行波特率，然后按照帧格式以约定好的速率发送。在接收端，使用8倍于波特率的时钟对接收到的信号进行过采样，经过滤波后如果为低电平信号，即认为是开始位，然后按照约定好的速率接收数据。
在接收数据时，FIFO读写模块将串行接收数据变成8位并行，同时，将与接收数据同步的时钟8分频，用此时钟将8位并行数据写入与该接口对应的FIFO；在发送数据时，将发送时钟8分频，用此时钟从与该接口对应的FIFO读取数据，同时将8位并行数据串行输出。
keyboard为4×4扫描式矩阵键盘，具有16个键。由硬件程序自动扫描键盘，输入数据触发中断，CPU读取数据。LED输出由CPU写入相应的显示寄存器，然后硬件程序将相关信号输出点亮LED。

2．3 FPGA硬件电路设计
FPGA主要根据时隙的分配设置，在时钟系统的管理控制下，完成E1的编解帧功能。功能框图如图6所示。

CPU根据设置向时隙分配寄存器写入相应的数据。在发送数据时，E1编解帧模块根据时隙分配设置，从相应的FIFO读取数据，写入该时隙。对于没有使用的空时隙，按照空时隙处理办法填入无效数据。发送时钟为FPGA外接的2．048 MHz时钟。由于XRT82D20为数据差分输入，因此将编解帧模块输出的数据TPOS进行反向得到TNEG，平衡输出。TCLK为发送时钟。
在接收时，XRT82D20数据差分输入RPOS，RNEG，将两个信号相减得到输入数据信号，RCLK为时钟输入。在输入时钟的控制下，E1编解帧模块将数据解帧。同时，根据时隙分配设置，将各个时隙的数据送入不同的接口FIFO。