CPLD在通信數據傳輸中的應用

摘要：提出了一種利用CPLD有效解決通信數據傳輸問題的方案，詳細分析了CPLD在系統中的作用、工作原理和設計方法，并給出仿真以及實測結果，結果證實了此種方案的可行性和優越性。

關鍵詞：CPLD 雙口RAM 數據傳輸 OMAP  AD9861

1 概述

隨著大規模集成電路和單片機的迅速發展，復雜可編程邏輯器件（CPLD）具有使用靈活、可靠性高、功能強大的優點，在電子產品設計中得到了廣泛的應用。CPLD可實現在系統編程，重復多次，而且還兼容IEEE1149.1(JTAG)標準的測試激勵端和邊界掃描能力，使用CPLD器件進行開發，不僅可以提高系統的集成化程度、可靠性和可擴充性，而且大大縮短產品的設計周期。由于CPLD采用連續連接結構，易于預測延時，從而使電路仿真更加準確。CPLD是標準的大規模集成電路產品，可用于各種數字邏輯系統的設計。近年來，隨著采用先進的集成工藝和大批量生產，CPLD 器件成本不斷下降，集成密度、速度和性能都大幅度提高，這樣一個芯片就可以實現一個復雜的數字電路系統；再加上使用方便的開發工具，給設計修改帶來很大方便。

實驗室設計開發了一款無線數據接收平臺，上下行速率可以達到1Mbps。射頻部分采用了Maxim的射頻套片，基帶部分采用了OMAP平臺，基帶射頻接口采用了ADI公司的混合信號前端（MxFE™）基帶傳輸芯片AD9861，系統的邏輯控制和數據的緩沖采用了ALTERA的CPLD EPM240GT100C3。

2 EPM240GT100C3實現的功能與總體要求

EPM240GT100C3要完成AD9861的時序控制、AD9861和OMAP之間的數據緩存以及提供網口芯片LAN91C93所需的控制信號。在這幾項功能中，最主要的是數據緩存功能。要想正確地實現緩存功能，就必須要求緩存的收發I、Q數據不丟失，不顛倒，不錯相，同時保證數據的先寫后讀。按照這樣的思想，再結合兩邊的接口時序正確地配置讀寫地址、讀寫時鐘，就可以完成所需功能。

3 CPLD程序的詳細設計

CPLD的主要功能是完成數據緩存和一些時鐘控制信號的產生。其功能框圖如圖1所示，主要包括雙口RAM存儲體單元，時鐘和控制信號產生單元，OMAP側地址發生單元，AD9861側地址發生單元。

 
圖1 CPLD功能框圖

3.1 雙口RAM的設計方法

因為OMAP和AD9861兩邊都有讀寫操作，于是選擇了雙口RAM（DPRAM）作為數據的緩存。由于CPLD內部的邏輯資源和布線資源有限，并且沒有獨立的DPRAM區，只能用DFF來完成緩存功能，這就限制了DPRAM的大小。因為系統要求每個DMA中斷讀寫8個數據，為了減小讀寫沖突的可能性，同時盡量地降低FF資源的利用，最終采用了相當于兩個8