近几年基于mpec-2的dvb普通数字电视在美国、南美、亚洲、大洋洲和非洲通过卫星进行广播。基于mpeg-2／dvb的多路节目复用器是数字电视传输系统的关键设备之一，因此，它的研发显得尤为重要。目前，复用器的设计方案主要基于dsp(数字信号处理器)的实现技术，这种设计方法在理论上也能实现对传送流的复用，考虑到实现复用器诸多高速、复杂的逻辑功能，同时，fpga(现场可编程门阵列)理论上可以无限次地重新配置，这样在一定程度上为系统的升级或局部功能的改进留下了余地。所以，从今后专用芯片的设计和开发的角度来讲，基于fpga的设计无疑是最佳的选择。本文提出了一套基于fpga的复用器输入部分的设计方案。

1 复用器组成

整个传送流的复用器分为复用预处理、输入和复用3部分。预处理部分是对多路传送流的psi(节目特殊信息)提取并修改，重新生成新的psi表的过程；输入部分是给各路经预处理的不同速率的传送流提供缓存，并将半满信号发送给后续的复用模块；复用部分是将n路传送流复合成一路传送流的过程，控制对各路传送流进行选择性发送，适时插入空包和其他业务信息。复用器的数据缓存包括输入fifo和输出fifo，它为n路传送流提供缓存，便于复用器随时提取某一路传送包进行处理。因此，复用器fifo是否具有高速性和可靠性将直接影响复用器的性能。

2 fifo设计方案

2.1 异步fifo结构

首先，由于输入通道和输出通道的时钟频率不同，所以用来实现输入接口的fifo必须支持异步读写功能，其结构如图1所示。

其次，考虑到输入通道和输出通道的时钟频率相差很大，为了避免数据溢出，fifo的大小设计也需要考虑。fifo的大小一方面与输入传送流的码率和路数有关；另一方面，fpga的处理能力也是影响缓冲器的一个因素。本设计中充分考虑了满足产生半满信号和节省系统资源的要求，fifo的参考长度设计为一帧传送流长度的2倍，即为376 b。n路传送流以不相关的码流速度写入fifo中，由于时钟之间周期和相位完全独立，因而数据的丢失概率不为o，如何设计一个高可靠性、高速的异步fifo电路便成为一个难点。

由图1可以看出，fifo的存储介质为一块双端口ram，可以同时进行读写操作。在写时钟域部分，由写地址产生逻辑产生写控制信号和写地址；读时钟部分由读地址产生逻辑产生读控制信号和读地址。在空／满／半满标志产生部分，当fifo里的数据超过188个字节时，产生一个半满信号，并将该信号送给复用控制模块，由复用控制模块产生一个读使能，控制fifo读出数据。也就是说写过程是连续的，而对于一个fifo来说读过程是间断的。

2.2 异步时钟同步电路

设计的过程中，首先要同步异步信号，使触发器不产生亚稳态。采取的方法是以读时钟为基准时钟控制读写数据，由读时钟触发，将写时钟变为写使能来控制fifo写入数据。如图2所示的触发器电路可以同步异步时钟。

由图2可以看出clk-r和clk-w分别是读时钟和写时钟，两者异步且频率相差很大。通过两级d触发器对这两个时钟进行同步，把写时钟clk-w转变为一个由读时钟clk-r上升沿触发的写使能w-en，由w-en控制写入数据。

2.3 信号控制电路

同步了读、写时钟后，下一个问题就是如何正确设计空／满／半满信号的控制电路。这些标志的产生是fifo的核心部分，如何正确设计此部分的逻辑，直接影响到fifo的性能。mpeg-2／dvb的传送流复用的特殊性，决定着空／满／半满标志产生的原则。fifo的标志产生逻辑如图3所示。

系统定义了写指针wp和读指针rp，在fifo写入或者读出数据时开始记数。通过比较wp与rp来产生标志信号。具体实现方法是：定义一个计数器(count)对存人fifo的数据字节数计数，产生半满信号hf-flag，当fifo写入一个数据时，计数器加"1"，当从fifo中读取一个数据时，计数器减"1"，当计数器值大于187时，该fifo输出一个半满信号。另外，附加了一个并行的区间判断逻辑来控制同步字节的写入。当同步字节syn到来时，写指针wp开始计数，fifo开始写入数据，这时需要同步判断计数器的值，而这个值应为0或187，从而给wp赋初值，这保证了ftfo中写入的前4个字节即为传送包的包头。与此同时，半满计数器也在计数，当其值大于187时，半满信