CPLD在通信数据传输中的应用

摘要：提出了一种利用CPLD有效解决通信数据传输问题的方案，详细分析了CPLD在系统中的作用、工作原理和设计方法，并给出仿真以及实测结果，结果证实了此种方案的可行性和优越性。

关键词：CPLD 双口RAM 数据传输 OMAP  AD9861

1 概述

随着大规模集成电路和单片机的迅速发展，复杂可编程逻辑器件（CPLD）具有使用灵活、可靠性高、功能强大的优点，在电子产品设计中得到了广泛的应用。CPLD可实现在系统编程，重复多次，而且还兼容IEEE1149.1(JTAG)标准的测试激励端和边界扫描能力，使用CPLD器件进行开发，不仅可以提高系统的集成化程度、可靠性和可扩充性，而且大大缩短产品的设计周期。由于CPLD采用连续连接结构，易于预测延时，从而使电路仿真更加准确。CPLD是标准的大规模集成电路产品，可用于各种数字逻辑系统的设计。近年来，随着采用先进的集成工艺和大批量生产，CPLD 器件成本不断下降，集成密度、速度和性能都大幅度提高，这样一个芯片就可以实现一个复杂的数字电路系统；再加上使用方便的开发工具，给设计修改带来很大方便。

实验室设计开发了一款无线数据接收平台，上下行速率可以达到1Mbps。射频部分采用了Maxim的射频套片，基带部分采用了OMAP平台，基带射频接口采用了ADI公司的混合信号前端（MxFE™）基带传输芯片AD9861，系统的逻辑控制和数据的缓冲采用了ALTERA的CPLD EPM240GT100C3。

2 EPM240GT100C3实现的功能与总体要求

EPM240GT100C3要完成AD9861的时序控制、AD9861和OMAP之间的数据缓存以及提供网口芯片LAN91C93所需的控制信号。在这几项功能中，最主要的是数据缓存功能。要想正确地实现缓存功能，就必须要求缓存的收发I、Q数据不丢失，不颠倒，不错相，同时保证数据的先写后读。按照这样的思想，再结合两边的接口时序正确地配置读写地址、读写时钟，就可以完成所需功能。

3 CPLD程序的详细设计

CPLD的主要功能是完成数据缓存和一些时钟控制信号的产生。其功能框图如图1所示，主要包括双口RAM存储体单元，时钟和控制信号产生单元，OMAP侧地址发生单元，AD9861侧地址发生单元。

 
图1 CPLD功能框图

3.1 双口RAM的设计方法

因为OMAP和AD9861两边都有读写操作，于是选择了双口RAM（DPRAM）作为数据的缓存。由于CPLD内部的逻辑资源和布线资源有限，并且没有独立的DPRAM区，只能用DFF来完成缓存功能，这就限制了DPRAM的大小。因为系统要求每个DMA中断读写8个数据，为了减小读写冲突的可能性，同时尽量地降低FF资源的利用，最终采用了相当于两个8