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高速红外VFIR控制器的设计与实现

2017-04-18 01:13
导读:理工论文论文,高速红外VFIR控制器的设计与实现怎么写,格式要求,写法技巧,科教论文网展示的这篇文章是很好的参考: 摘要:根据IRDA红外串行物理层规范IRDA-1.4设计基于PCI总线的甚高
摘要:根据IRDA红外串行物理层规范IRDA-1.4设计基于PCI总线的甚高速VFIR红外控制器,详细分析了控制器的硬件和软件设计方法及实现过程。设计中使用PCI总线主控接口芯片S5933,实现复杂的PCI总线接口到相对简单的用户接口功能转换;使用FPGA实现红外控制器的传输控制和时序逻辑。

PCI(Peripheral Component Interconnect)局部总线[1]是一种高性能、32位或64位地址数据多路复用的同步总线。它的用途是在高度集成的外设控制器件、扩展卡和处理器/存储器系统之间提供一种内部的连接机构,它规定了互连机构的协议、机械以及设备配置空间。PCI局部总线因具有极小延迟时间、支持线性突发数据传输、兼容性能以及系统能进行全自动配置等特点受到业界青睐。PCI总线规范2.1版本还定义了由32位数据总线扩充为64位总线的方法,使总线宽度扩展,并对32位和64位PCI局部总线外设做到向前和向后兼容。

目前微机之间的红外通信是基于IRDA-1.1标准的红外无线串行SIR通信,参考文献[2]给出了基于ISA总线的红外无线串行通信卡的设计及实现,该通信卡的数据速率为9.6kbps~115.2kbps,工作距离0~3m。但由于RS-232端口的最高数据速率上限为115.2kbps,不能满足IRDA-1.4规范甚高速红外VFIR 16Mbps速率要求,所以使用了PCI同步总线扩展外设的方法设计甚高速红外控制器。虽然ISA总线的传输速率能满足甚高速红外控制器设计要求,但目前许多微机系统已经逐渐淘汰ISA/EISA标准总线。原因是高速微处理器和低速ISA总线之间不同步,造成扩展外设只能通过一个慢速且狭窄的瓶颈发送和接收数据,使CPU高性能受到严重影响。
内容来自www.nseac.com
1 HHH(1,13)编解码

2001年5月,红外无线数据协会IRDA发布了红外串行物理层规范IRDA-1.4[4];它与前期发布的物理层规范的主要区别在于增加甚高速红外VFIR 16Mbps数据速率的编解码技术和帧结构,而其它如视角范围、发射器最小(大)光功率和接收器灵敏度等规范基于相同。红外串行物理层规范IRDA-1.4规定数据速率小于4Mbps采用RZI(归零反转)调制,最大脉冲宽度是位周期的3/16或1/4;数据速率4Mbps采用4PPM(脉冲位置调制);数据速率16Mbps采用HHH(1,13)码。

IRDA提出的VFIR编解码技术-HHH(1,13)码是码率为2/3,(d,k)=(1,13)的RLL(run-length-limited)码;它是一种功率消耗和频带利用率相对折中的高效编码,其中参数d、k分别表示在两个'1'之间最小和最大的'0'的数目,参数d决定接收信号中有无码间干扰ISI,参数k决定接收器能否从接收序列中恢复时钟。HHH(1,13)码的带宽效率使数据通信能够选择成本很低、上升/下降时间为19ns的LED。功率效率避免了LED的热问题,它能保证1m距离范围内保持链接。1m距离16Mbps链路可达到过去4Mbps链路的驱动电流和功耗。HHH(1,13)码和4PPM码(用于4Mbps)的显著区别是HHH(1,13)码决不允许一个红外脉冲紧跟前一个红外脉冲,脉冲之间应该保持一个chip时间差。由于光电管工作区域内有少量载流子的慢辐射,使LED或光电二极光表现出拖尾效应,HHH(1,13)码能够兼容拖尾效应,从而允许在chip时间周期内脉冲的扩展。

虽然HHH(1,13)码的设计过程比较复杂,但IRDA-1.4标准已经详细给出了编译码逻辑方程和电路,所以实现起来比较容易。笔者使用Altera MAX plus II进行逻辑功能仿真,并用GW48 EDA实验系统进行硬件伪真,验证HHH(1,13)码编译码电路设计的正确性。

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