（4）帧结构实现交错发送技术
为纠突发错，码字要按交错格式发送。因此，用帧实现码字的交错，数据发端按帧发送，数据收端按帧解码。8个码字共48位（6字节），加帧头2字节，所以，帧为8字节。为说明帧结构，暂以字母表示码字各位：
码字0：a2a1a0; 码字3：d4d3d2ed1d0；
码字1：b2b1b0; 码字4：e6e5e4e3e2e1e0；
码字2：c4c3c2c1c0； 码字5：f6f5f4f3f2f1f0;
码字6:g8g7g6g5g4g3g2g1g0;
码字7：h8h7h6h5h4h3h2h1h0；
帧结构如表3所列。
利用帧头1和帧头2的重合特点来检测帧头，因为码字交错发送时相邻两字节对应位基本01相间的。由表3可得，第3字节到第8字节，相邻字节至少有6位不相同。因此可借用汉明距的纠错思想，认为帧头1和2不重合的位在2位以内，则表示正确收到帧头。
表3
3 FPGA实现设计
（1）单工条件下的实现
用两块FPGA分别实现编码器和解码器。按前面的编解码原理，编码器接收子站8位信息和1位同步，输出8字节×8位帧结构编码作远程传输，解码器收到帧结构编码，输出8位信息和1位同步给基站。（在实际应用中，子基站两MPU还要加入通常的累加和检错或偶校验检错。因不属编解码内容，不作讨论。）
单工电路原理如图2。
为检验电路设计，假设输入信号为11001010，编码输出的帧结构为表4。
表4
编码器仿真图如图3。
同步信号clk_in上升沿到来时，编码器读入数据信息11001010，并按内部的波特率clk；在下降沿产生正确的帧格式编码输出（D4、D4、07、FB、07、FA、05、BA）。
解码器的仿真图如图4所示。
当解码器判断收到帧头（两个D4），则将同步信号clk_out置高，再按内部波特率clk在上升沿收6字节的帧结构码字，在同步信号的下降沿输出译码（11001010）。
纠突发错仿真图如图5所示。
当传输过程出现突发错时，第5字节改为FF，第7字节改为00，译码器给出信息11001010。
因为信息最低位的编码能纠1位错，最高位能纠4位错，所以，当第3～5字节、第6～8字节分别出现一个8位的突发错，译码器均能完全纠正。出现多个突发错时，相应的信息低位将出错，但信息高位因具有更多位的纠错能力而仍能保持准确性。我们设计的目标也正是尽可能保证高位的正确，以保证精度。
（2）基于单工的双工通信
此时一片FPGA内集成了编码器和解码器，与MPU相连的数据通信接口仍为8位数据线，由MPU发W/R写读信号来控制编解码，因此同一时间只能单向传送数据，编解码不能同时进行。准确地说，为半双工通信。（要改为全双工，须将MPU的数据线接口翻倍，非常占资源。）
双工电路原理如图6所示。
双工编、解码器的内部电路如图7所示。（编码器，解码器与单工的相同。）
实际上，我们对编码器和解码器的输出分别加了一个传输门（transfer_X器件）。该传输门由W/R信号控制，一旦传输门关闭，则将传输门的输出置于高阻态?quot;Z"），因此，编解码器的输入输出不会相互干扰，从而能在同一数据线上进行半双工传输。
MPU向FPGA写信息，FPGA编码输出。W/R=0，信息为11001010。
MPU读FPGA的信息，FPGA收帧结构并解码。W/R=1，解码得11001010。
4 总结
①我们的设计目的主要在于增加数据的容错能力。FPGA设备加载于MPU的数据接口与数据通信芯片接口之间，数据仍按原系统的发送方式远距离传输，如图8所示。因此原有的通信设备不必作改动，就能很方便地加载我们的设计。同时，因为编码采用的分组码的位数可以根据实际应用场合再做简单调整，因而能够提供更大的噪声冗余。
②FPGA内部提供统一的编解码波特率，最高由FPGA时钟频率决定，仿真图中采用100ns（10MHz）。MPU收发信息的波特率最高为编码波特率的1/8，因为1字节的数据信息要转换为8字节帧结构。也就是说，我们是以降低通信的最高速率为代价来换取数据的高精度的。因此，我们的设计主要应用于不要求过高速率的通信场合。 |
