HDB3編解碼簡(jiǎn)析

2.設(shè)計(jì)

2.1.需求分析

此次需求提供的十分明確，給出了編碼規(guī)則及示例，明確了編解碼端口要求；仿真模塊根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行適配。

2.2.HDB3編碼模塊

對(duì)HDB3編碼規(guī)則解讀如下：

復(fù)位（RST）有效（1）時(shí)，進(jìn)行初始化，輸出VALID為0、HDB3_CODE為0編碼（000）。采用異步復(fù)位、同步釋放。當(dāng)復(fù)位（RST）無效（0）時(shí)進(jìn)行編碼。

在輸入時(shí)鐘CLK的上升沿進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

在CLK上升沿進(jìn)行判別時(shí)，當(dāng)輸入READY為有效（1），DATA_IN有效，為0或1。

對(duì)READY和DATA_IN打一節(jié)拍，人為產(chǎn)生1個(gè)CLK的延時(shí)。

在CLK上升沿進(jìn)行編碼判別，DATA_IN有效為1時(shí)，立即進(jìn)行編碼，若存在待轉(zhuǎn)換的0，待轉(zhuǎn)換的0也進(jìn)行編碼，并加入待輸出編碼隊(duì)列；當(dāng)DATA_IN有效為0時(shí)，若存在待轉(zhuǎn)換的0的個(gè)數(shù)為（0～３）、也即當(dāng)前為第4個(gè)0，則進(jìn)行編碼，并加入待輸出編碼隊(duì)列，否則暫停編碼。

在CLK上升沿進(jìn)行編碼輸出，若存在待輸出編碼，則輸出VALID為1、HDB3_CODE為對(duì)應(yīng)編碼。

一共7種編碼形式，對(duì)應(yīng)0、±1、±B、±V；1可能被編碼為+1、-1,0可能被編碼為0、+B、-B、+V、-V。1、B極性交替（+、-交替出現(xiàn)）、V極性交替；第一個(gè)編碼極性為+。當(dāng)出現(xiàn)0時(shí)，若是連續(xù)的第4個(gè)0，則替換為V（極性按交替規(guī)則），然后若V極性和前一個(gè)1或B的極性不同，則將連續(xù)4個(gè)0中的第1個(gè)0替換為B且極性和V相同，其余0編碼為0.由此可見，編碼應(yīng)在RST無效（為0）、READY有效（為1）時(shí)按照DATA_IN（0或1）、積累的待編碼0數(shù)量（0～３）、上一個(gè)1或B的極性、上一個(gè)V的極性開展，編碼后更新待輸出編碼數(shù)量和待輸出編碼隊(duì)列。故在編碼模塊“tt_hdb3_encoder”中設(shè)置了如下信號(hào)量：

tmp_rst:std_logic_vector(1 downto 0)，初始化為00,用于復(fù)位同步釋放，同時(shí)將復(fù)位輸入RST有效性由1變?yōu)?.

tmp_din,tmp_ready:std_logic，分別對(duì)DATA_IN和READY打一節(jié)拍。

tmp_dataout，深度為4、寬度為3的輸出編碼緩沖，最多4個(gè)。

flag_1BPOL、flag_VPOL:std_logic，1或B極性、V極性標(biāo)志位，表征上一個(gè)1/B/V的極性，0表示-、1表示+。

cnt_tbpo:natural range 0 to 7 := 0，待輸出編碼個(gè)數(shù)，實(shí)際范圍為（0～4）。

cnt_tbc:natural range 0 to 3 := 0，待編碼0個(gè)數(shù)，范圍為（0～３）。當(dāng)cnt_tbpo>0時(shí)，每個(gè)clk上升沿將輸出編碼緩沖的(cnt_tbpo-1)編碼對(duì)外輸出。具體代碼實(shí)現(xiàn)使用VHDL，在ISE14.7中完成，文件為“tt_hdb3_encoder.vhd”。2.3.HDB3解碼模塊相對(duì)于編碼，HDB3解碼較為簡(jiǎn)單，輸入有效時(shí)，將±1解碼為1、將0/±B/±V解碼為0；解碼模塊tt_hdb3_decoder的復(fù)位、輸入打節(jié)拍處理同編碼模塊。

具體代碼實(shí)現(xiàn)使用VHDL，在ISE14.7中完成，文件為“tt_hdb3_decoder.vhd”。2.4.編解碼仿真模塊編解碼仿真需要提供可控的輸入數(shù)據(jù)流DATA_IN。此次，通過附加test_2bit模塊來提供仿真數(shù)據(jù)流，建立一個(gè)多位的std_logic_vector（80位），在CLK時(shí)鐘上升沿從低位逐位移出。仿真準(zhǔn)備：將test_2bit、tt_hdb3_encoder、tt_hdb3_decoder例化在test_top工程下，但是將test_2bit的輸入時(shí)鐘和編解碼模塊的輸入時(shí)鐘取反，便于在編解碼仿真時(shí)輸入數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

3.驗(yàn)證

由于預(yù)建立了仿真工程test_top，仿真文件tbw_test_top處理較為簡(jiǎn)單，設(shè)置RST和READY即可。在ISE14.7環(huán)境下使用ISim完成了仿真驗(yàn)證。

在Vivado2018.3環(huán)境下（仿真Vivado Simulator）也進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

資源使用情況（Target Device: xc7k325t-2ffg900，ISE14.7）：

審核編輯：劉清