基于CPLD的CMI編碼的實現

引言

CMI碼是傳號反轉碼的簡稱，它是一種應用于PCM四次群和光纖傳輸系統中的常用線路碼型，具有碼變換設備簡單、有較多的電平躍變，含有豐富的定時信息，便于時鐘提取，有一定的糾錯能力等優點。
在高次脈沖編碼調制終端設備中廣泛應用作接口碼型，在速率低于8 448 Kb／s的光纖數字傳輸系統中也被建議作為線路傳輸碼型。

本文針對光纖通信傳輸碼型的要求和CMI碼的編碼原理，介紹了一種以EPM系列7064芯片為硬件平臺，以Max+PlusⅡ為軟件平臺，以VHDL為開發工具，適合于CPLD實現的CMI編碼器的設計方案。

1 CMI碼的編碼規則

CMI編碼規則如表1所示。

在CMI編碼中，輸入碼字0直接輸出01碼型，較為簡單。對于輸入為1的碼字，其輸出CMI碼字存在兩種結果OO或11碼，因而對輸入1的狀態必須記憶。同時，編碼后的速率增加一倍。

2 CMI編碼器的建模與實現

首先在原始時鐘MUX_Clk的上升沿進行翻轉得到二分頻時鐘Clk，周期為原始時鐘的2倍。
然后產生偽隨機序列，由3個D觸發器產生7位偽隨機序列，序列產生原理如圖1所示。

任何一個D觸發器的輸出都可以作為要產生的m序列，則序列以7為周期循環出現，在3個D觸發器輸出都為0時，語句m_buffer(2)=(m_bu-ffer(1)xor m_buffer(O))Or((not m_buffer(2))and(not m_buffer(1))and(not m_buffer(O)))，可以使第一個D觸發器在Clk上升沿到來時輸出為1，從而避免陷入“000的死循環。

最后為“O”碼、“1”碼的編碼：

“O”編碼的實現：在原始時鐘信號的下降沿對m序列進行檢測，當其值為“0”時，將原始信號的二分頻后的信號求非賦值給編碼輸出，即可實現對“O”進行“01”編碼。

“1”編碼的實現：在原始時鐘信號的二分頻信號的上升沿對m序列進行檢測，如果其值為“1”，用表達式statel=statel X0R m_buff(O)對“1”的奇偶進行記錄；在原始時鐘的下降沿，將statel的值賦給編碼輸出即可實現對“1”的“00”，“11”交替編碼。

其中：m_test：產生的m序列；
MUX_DT：CMI編碼輸出；
MUX_CLK：原始時鐘。

3 仿真結果

在Max+PlusⅡ平臺下對CMI編碼進行編譯和仿真，最后得到CMI編碼仿真結果。圖2是CMI碼編碼波形圖。

在時鐘MUX_CLK驅動下工作，m_test是產生的m序列1011100，MUX_的DT為CMI編碼輸出，可以看到，編碼為11010011000101，有一定延時，但編碼完全正確。

4 結語

該設計詳細介紹了基于CPLD的CMI編碼的實現方法。提出利用原始信號的二分頻后的信號求非賦值給編碼輸出，得到“0”的編碼，利用緩存對“1”的個數進行記錄，而對“1”進行編碼的編程思路，利用VHDL進行程序設計實現，在Max+PlusⅡ平臺下對設計結果進行仿真，結果完全正確。
實踐表明，運用CPLD實現CMI編碼具有軟件開發周期短、成本低、執行速度高、實時性強、升級方便等特點，而且可以把該電路和其他功能電路集成在同一塊CPLD／FPGA中，減少了外接元件的數目，提高了集成度，而且有很大的編程靈活性，很強的移植性，因此有很好的應用前景。