基于FPGA的光纤通信系统的设计与实现
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3．2 编码器设计
从编码的种类看，直流平衡8B／10B编码可分为数据字符编码和控制字符编码两种，但是从编码的组成看，它又可分为3B／4B编码、5B／6B编码两部分。根据图3 8B／10B编码模块图将编码器设计划分为3个模块：3B／4B编码模块、5B／6B编码模块和Dispartity运算模块。基于Verilog语言的8B／10B编码模块图，如图4所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/190204.htm
datain[8：0]为编码数据输入引脚。datain[4：0]为5位5B／6B编码数据输入端，即为ABCDE，其中E为最高位，分别用ai、bi、ci、di和ei表示每一位。datain[7：5]为3位3B／4B编码数据输入端，即FGH，其中H为最高位，分别用fi、gi和hi表示每一位。datain[8]为控制字符编码标示位，用ki表示，ki为1表示为控制字符编码，为0表示为数据字符编码。dispin为8B／10B编码前的RD输入引脚；dispout为8B／10B编码后的RD输出引脚。dataout[9：0]为编码数据输出引脚。dataout[5：0]为8B／10B编码后5B／6B编码模块对应输出引脚。dataout[6：9]为
8B／10B编码后3B／4B编码模块对应输出引脚。
8B10B编码器ModelSim仿真波形如图5所示。其中datain、dispin、dispout和dataout分别为图4编码模块图对应的信号。仿真时选取了D31．2(RD+)、D31．0(RD-)、D28．0(RD+)和K28．0(RD+)作为仿真输入信号。
4 NRZI编／解码的FPGA实现
NRZI(Non-Return to Zero Inverted不归零反转)编码是在数据位1时发生跳变，为0时保持不变的一种编码。在光线通信中，由于光纤固有的特性，信号长时间的置0或置1容易造成数据传输错误，应当尽量避免这种情况发生，NRZI编码能够很好地解决这一问题。前面的8B／10B编码已经在很大程度上缓解了这个问题，但为了进一步提高数据传输质量，在8B／10B编码的基础上加入一级NRZI编码。
4．1 NISEI编码器设计
NRZI的编码规则是：数据位为1时发生跳变，为0时保持当前状态。图6为本设计采用的NRZI编码电路。其中，DFF为D触发器，XOR为异或门；data_in为数据信号输入端，数据来自编码后的8B／10B码；clock为NRZI编码时钟，clock时钟频率为data_in码元速率的2倍频(由FPGA倍频电路实现)；NRZI_data为NRZI编码器输出。
下面以一具体实例说明NRZI的编码过程。8B／10B码D30．0(011110 0100)和D7．1(111000 0100)编码后的波形图如图7所示。经NRZI编码后信号状态变化更加频繁，这些状态变化使得接收器能够持续地与输入信号向相适应，这样就保证了发送设备和接收设备之间的同步。由于8B／10B码的有效编码中都至少有4位“1”，从而保证了传输的信号至少发生4此跳变，以利于接收端的时钟提取。
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