基于SOPC的紅外解碼IP核設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：提出一種紅外解碼IP核在SoPC系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)方案，重點研究紅外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼和傳輸機制，紅外解碼電路的HDL設(shè)計，IP核的制作及在SoPC系統(tǒng)中的應用。該方案的紅外發(fā)送接收芯片分別是TC9012和DS338S，在DE2開發(fā)板對IP核進行測試。結(jié)果表明，紅外解碼IP能順利地添加到SoPC系統(tǒng)中，實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、正確的紅外解碼功能，達到預期設(shè)計目標。
關(guān)鍵詞：紅外解碼；Avalon總線；IP核；SoPC

0 引言
紅外通信作為一種簡便的無線通信技術(shù)在電子設(shè)備中具有廣泛的應用。它的主要優(yōu)點是無需專門申請?zhí)囟l率的使用執(zhí)照；具有移動通信設(shè)備所必需的體積小，功率低的特點；傳輸速率適合家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡(luò)；信號無干擾，傳輸準確度高；成本低廉。
SoPC技術(shù)是在可編程邏輯器件的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種靈活、高效的嵌入式系統(tǒng)解決方案。它將處理器、存儲器、I／O口、常用外設(shè)等系統(tǒng)設(shè)計所需要的部件以IP核的形式集成到一片F(xiàn)PGA器件上，構(gòu)建成一個可編程的片上系統(tǒng)，實現(xiàn)特定的邏輯功能。其中，IP核可理解為一段具有特定電路功能的硬件描述語言程序，該程序與集成電路工藝無關(guān)，可以移植到不同的半導體工藝中去生產(chǎn)集成電路芯片。因此，IP核的設(shè)計與復用是SoPC設(shè)計中解決設(shè)計層次、產(chǎn)品成本、設(shè)計周期和降低風險的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是SoPC設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)。
本文提出一種紅外解碼IP核在SoPC系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)方法，重點研究紅外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼和傳輸機制、紅外解碼電路的HDL設(shè)計、IP核的制作及在SoPC系統(tǒng)中的應用方法。

1 紅外通信原理與Avalon總線規(guī)范
1．1 紅外通信原理
本文采用的紅外接收部分的硬件電路由紅外發(fā)射芯片TC9012和紅外接收芯片DS338S組成。DS338S的輸出信號IR_out接入FPGA的GPIO，實現(xiàn)紅外解碼功能。硬件電路圖如圖1所示。

發(fā)射端TC9012發(fā)送的紅外數(shù)據(jù)幀的格式如圖2所示。
每幀含有32 b，包含2次8位用戶碼，8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)碼的反碼及最后位的同步位。其中，用戶碼是由硬件決定的，通過解碼用戶碼來識別控制單位是否有權(quán)控制設(shè)備。數(shù)據(jù)反碼是用于驗證數(shù)據(jù)碼是否正確的。引導碼由4．5 ms的載波和4．5 ms的載波關(guān)斷波形所構(gòu)成，作為用戶碼、數(shù)據(jù)碼以及他們的反碼的先導。TC9012采用PPM(Pulse Phase Modulation)脈沖相位調(diào)制方式完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。載波、同步位、位元‘0’和‘1’和引導碼的波形如圖3所示。由圖可知，載波頻率為38 kHz，占空比為1／3；同步位(SY)是標志最后一位編碼“0”或“1”的標識位，它只有0．56 ms的有載波信號構(gòu)成；位元0由0．56 ms的有載波部分和0．565 ms的空閑部分構(gòu)成；位元1由0．56 ms的有載波部分和1．69 ms的空閑部分構(gòu)成。