基于FPGA的DTI设计与实现

• 作 者: 董健
• 机 构: 重庆邮电大学
• 出 处: 重庆邮电大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 定时接口 帧结构 DTI协议 以太网 硬件平台

随着通信技术的发展以及市场的推动，“三网融合”已经成为了一个十分热门的话题，所谓“三网融合”就是指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容。对于广电系统的有线电视网，电缆调制解调器CableModem是有线电视进行Internet接入的唯一技术。DTI是一种新型的定时接口，在一根线缆上通过DTI协议交互的方式实现频率和时间同步。FPGA作为当今数字系统设计的主要硬件平台，它完全由用户通过软件进行配置和编程来完成某种特定的功能，且可以反复擦写。在修改和升级时，不需额外地改变PCB电路板，只需在计算机上修改和更新程序。因此，缩短了系统设计的周期，提高了设计的灵活性并降低了成本，本论文中DTI硬件板卡是以FPGA为核心进行搭建的。　　
本论文研究了DTI时钟同步接口服务器的软硬件设计与实现。从DTI的帧结构出发，分析了DTI服务器端帧和客户端帧的特点及传送机理。根据DTI协议的要求，本论文提出了以FPGA为核心的DTI服务器的硬件设计总体方案，并对FPGA和其他子模块进行了详细的分析，最终设计了符合DOCSIS3.0标准的定时接口服务器硬件板卡。本论文中DTI帧信号的处理都是在FPGA中完成的，其中包括采用了Xilinx公司提供的可配置核生成了符合条件的时钟模块和双口RAM模块。本论文采用了VHDL硬件描述语言进行了DTI帧协议部分的设计，特别对DTI服务器与以太网接口部门的曼彻斯特编解码器进行了详细的研究，并给出了编码器和解码器的仿真图形。　　
为了更好的调试DTI服务器的功能，针对DTI服务器端和客户端不同的帧机构，本文采用两块DTI硬件板卡连在一起，一块用做服务器端，一块用做客户端，用Xilinx公司的在线逻辑分析仪ChipScope Pro进行联机调试，实现了硬件验证。