基于CPLD／FPGA的CMI编码设计

gellyares

CMI码是传号反转码的简称，它是一种应用于PCM四次群和光纤传输系统中的常用线路码型，具有码变换设备简单、有较多的电平跃变，含有丰富的定时信息，便于时钟提取，有一定的纠错能力等优点。
      在高次脉冲编码调制终端设备中广泛应用作接口码型，在速率低于8 448 Kb／s的光纤数字传输系统中也被建议作为线路传输码型。
      在这里针对光纤通信传输码型的要求和CMI码的编码原理，介绍了一种以EPM系列7064芯片为硬件平台，以Max+PlusⅡ为软件平台，以VHDL为开发工具，适合于CPLD实现的CMI编码器的设计方案。
      1、CMI码的编码规则
        CMI编码规则下图表1所示。

        在CMI编码中，输入码字0直接输出01码型，较为简单。对于输入为1的码字，其输出CMI码字存在两种结果OO或11码，因而对输入1的状态必须记忆。同时，编码后的速率增加一倍。
      2、CMI编码器的建模与实现
      首先在原始时钟MUX_Clk的上升沿进行翻转得到二分频时钟Clk，周期为原始时钟的2倍。
      然后产生伪随机序列，由3个D触发器产生7位伪随机序列，序列产生原理如下图1所示。

      任何一个D触发器的输出都可以作为要产生的m序列，则序列以7为周期循环出现，在3个D触发器输出都为0时，语句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)))，可以使第一个D触发器在Clk上升沿到来时输出为1，从而避免陷入“000"的死循环。
      最后为“O”码、“1”码的编码：
     “O”编码的实现：在原始时钟信号的下降沿对m序列进行检测，当其值为“0”时，将原始信号的二分频后的信号求非赋值给编码输出，即可实现对“O”进行“01”编码。      “1”编码的实现：在原始时钟信号的二分频信号的上升沿对m序列进行检测，如果其值为“1”，用表达式statel<=statel X0R m_buff(O)对“1”的奇偶进行记录；在原始时钟的下降沿，将statel的值赋给编码输出即可实现对“1”的“00”，“11”交替编码。


      其中：m_test：产生的m序列；
      MUX_DT：CMI编码输出；
      MUX_CLK：原始时钟。
3、仿真结果
      在Max+PlusⅡ平台下对CMI编码进行编译和仿真，最后得到CMI编码仿真结果。下图2是CMI码编码波形图。


      在时钟MUX_CLK驱动下工作，m_test是产生的m序列1011100，MUX_的DT为CMI编码输出，可以看到，编码为11010011000101，有一定延时，但编码完全正确。
      总之，在这里利用原始信号的二分频后的信号求非赋值给编码输出，得到“0”的编码，利用缓存对“1”的个数进行记录，而对“1”进行编码的编程思路，利用VHDL进行程序设计实现，在Max+PlusⅡ平台下对设计结果进行仿真，结果完全正确。
      实践表明，运用CPLD实现CMI编码具有软件开发周期短、成本低、执行速度高、实时性强、升级方便等特点，而且可以把该电路和其他功能电路集成在同一块CPLD／FPGA中，减少了外接元件的数目，提高了集成度，而且有很大的编程灵活性，很强的移植性，因此有很好的应用前景。