软件无线电平台可重配置接口的实现

传输。

　　1.3 FPGA的逻辑设计

　　在接口电路中传输的是装载了用户数据/信令的网络包，在接口两端（即上位机和FPGA）都需要有相应的接口模块来对网络包进行解析和封装。本文重点介绍FPGA端的接口模块，如图5所示，由6个子模块组成：解包、打包、信令/数据切换控制、信令控制器以及FIFO。其中，解包是从MII口收取网络包，根据网络包的格式取出其中的信令/数据；打包是将信令/数据按照网络包的格式封装起来，发送到MII口；切换控制是用来选择控制信令通路或数据通路的开启；信令控制器解析信令，送往相应模块的配置端口；FIFO用于缓存上行数据和下行数据。

　　该模块主要完成两项工作：一是从MII口收发信令包，并将解析的信令送给各基带处理模块，进行参数配置和模式切换；二是从MII口收发数据包，提供上位机到FPGA内部各个基带处理模块之间的数据通路。

　　当系统在某种通信体制下正常工作时，上位机与FPGA之间的数据通路开启，同时完成双向数据的传输。待发送的下行数据经过解包、切换控制、FIFO_1传输到后续模块；接收到的上行数据经过FIFO_2、切换控制、打包传送到上位机。

　　当系统需要切换到另一种通信体制时，上位机与FPGA之间的信令通路开启，完成模块的重配置。配置信令经过解包、切换控制、信令控制后，解析出各配置参数送往相应模块进行参数重配置；待各模块配置完成后（mcu_reply有效），启动打包模块发送一个信令回执包以告知上位机。上位机收到FPGA的回执包后，系统已切换到新通信体制下，可以进行双向数据（上下行数据）的传输。

　　解包模块：从MII口获取网络包后，首先应核对网络包中D_MAC域的内容，若D_MAC域与本地MAC地址相同则接收该网络包，否则丢弃。然后取出网络包的Type域和Length域的内容，并根据Length域的长度信息取出包中的信令/数据，一并送往切换控制器。

　　切换控制模块：根据type端口的信息选择开启信令通路或者数据通路。当开启信令通路时，将从datain端口输入的信令送到信令控制器；同时当检测到mcu_reply端口的有效脉冲后，驱动打包模块发送一个特定格式的信令回执。当开启数据通路时，将从datain端口输入的数据送到FIFO_1；同时将从端口fout_data输入的FIFO_2的数据送到打包模块。

　　信令控制器：解析信令，并将根据配置信息完成模块的重配置。信令控制器在mcu_en端口为高电平期间从mcu_data读取信令，并开始按信令格式“AddrN+LenN+ParaN”解析信令。首先根据内部预设的一个模块端口查找表，查出AddrN对应模块的配置端口(包括configN_en,configN_data，configN_done)。配置时，configN_en为高电平，configN_data中传送的是配置信息(ParaN)，configN_done在配置完成时会出现一个正脉冲。当信令控制器搜集完各个配置模块的config_done有效脉冲后，才输出一个mcu_reply有效脉冲反馈给切换控制器。

　　可重配置FIFO：缓存上行数据和下行数据，可以根据当前体制或业务需求来调整某些参数，以完成数据流的控制。例如FIFO一端连接的是固定的硬件网口速率(25 MHz时钟RXCLK/TXCLK），而另一端则需要实时改变数据速率，以匹配各种通信体制的上下行速率。本文中，可重配置FIFO中内嵌了一个参数可调的PLL，该PLL可以根据配置端口的config_data内容来实时改变时钟，因此FIFO能快速可靠地实现不同数据速率的切换。config_data的内容可以由用户在配置信令中自行设置，位宽为16 bit，可以完成216种不同速率(基本时钟为80 MHz，可以在基本时钟上倍频或分频)。

　　2 接口重配置过程的仿真

　　为了验证接口模块的正常传输数据的功能以及在线重配置的功能，对接口模块进行了仿真验证。仿真中，数据包的长度(即Length域)设置为1 490 B，Type1为080 A。信令包的长度(即Length域)设置为1 490 B，Type2为080 B，FIFO的配置信令长度设置为2 B。

　　仿真环境选用Modelsim，仿真中需要验证的场景是：

　　(1)初始配置过程，即在上电后，FPGA中的接口模块从MII口接收到第一个信令包(图6中信令1)，信令控制器根据其中的信令信息完成FIFO1和FIFO2的速率参数rate1的配置，并反馈给MII口一个信令回执包。

　　(2)数据传输过程，即FPGA中的接口模块从MII口连续接收几个数据包(图6中数据1和数据2)，数据通过切换控制器到FIFO1缓冲，再由rate1速率输出给后续的处理模块。

　　(3)在线重配置过程，即在系统工作中，FPGA中的接口模块从MII口接收到第二个信令包(图6中信令2)，按(1)的过程配置FIFO的速率rate2，并反馈信令回执。

　　(4)新的数据传输过程，即同(2)的过程，数据由rate2速率输出给后续的处理模块。

利用TestBentch产生rxdv、rxd、r