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基于FPGA的通信系统建模与设计
2025-09-25 17:39:39 责编:小OO
文档
设 计 报 告

课题名称:基于FPGA的通信系统建模与设计

学    院:

专业班级:电子信息工程学    

学    生:  

指导教师:      

     2010年12月31日

学    生

指导教师
课题名称

基于FPGA的通信系统建模与设计

设计时间

设计地点

6-210
设计目的

通过本次训练,使学生能够掌握通信原理中m序列的产生方法,特征多项式与电路之间的关系;二进制数字调制原理;纠错控制编码的原理。同时可使学生进一步掌握用FPGA建模和设计电路的方法。

设计内容(包括设计过程、主要收获、存在问题、解决措施、建议,不少于2000字)

一、设计过程

   在拿到题目后首先对老师所给的题目首先进行收集信息资料,通过上网及查阅书籍对老师所给题目有了一定了解,设计出电路原理图。这次设计的主要要求是:

(1)设计并实现一PN63伪随机序列产生电路,要求在实验箱上验证,时钟频率自定,验证方法自定;

(2)设计一2ASK信号产生电路,载波(方波)频率为4KHZ(建议),基带码元速率自定。可只进行仿真验证,也可用其它方法验证。

(3)设计一2FSK信号产生电路,载波(方波)频率分别为为KHZ和32KHZ(建议),基带码元速率自定。可只进行仿真验证,也可用其它方法验证。

(4)设计—(7,4)循环码或(7,4)Hamming编码电路,每帧可设为8bit,基带码元速率自定。需仿真验证和实际验证。

注:(1)、(2)题必作,(3)、(4)题可选作。

根据老师的讲解根据所给要求我选择了做前三道题目,采用的原理图进行仿真。

对于要求(1)设计原理图如下:

根据特征多项式:f(x)=1+x+x^6以及自己的学号设计的如上电路图,我的学号是33,所以对应的二进制码是:100001。则仿真波形图如下:

对于要求(2)设计一2ASK信号产生电路原理图如下:

这一电路图实现的是一个与门的功能,当两个输入同时为高电平的时,输出为高电平,当有一个输入为低电平时输出则为低电平。仿真结果如下所示。

对于要求(3)设计一2FSK信号产生电路,原理图如下所示:

此电路的功能相当于一个二选一选择器,当clk信号为高电平时,输出和a口的输入一样,当clk信号为低电平时,选择输出b口信号。仿真波形图如下所示:

主要用的的知识总结如下:

(1)振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中,载波的幅度只有两种状态,分别对应二进制的“0”或“1”。一种常用的、也是最简单的二进制振幅键控方式称为通—断键控即OOK。上述原理图主要是通过一个与门来实现的。

(2)频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中,载波的频率随二进制亟待信号在f1和f2两个频率点间变化,一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。上述原理图主要是通过一个二选一选择器来实现的2FSK的产生。

(3)m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称。它是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的序列。现在,我所做的m序列,初始状态为100001,这样移位63次后又回到初始状态,因为6级移存器共有2^6=

种可能的状态。除全零的状态外,其余63中可用。这就是说,由任何6级反馈移存器产生的序列的周期最长为63。上述原理图主要通过6个D触发器相连,以学号为初始值来实现的。

(二)存在问题及解决方案

由于要求(2)和(3)的题目比较简单,我选择的做题方法是先把这两个题目仿真成功后再做的第(1)个要求。由于EDA课程所学时间已久,对于Quartus II软件的使用有所所遗忘,对于操作步骤也有些模糊,在操作的过程中,老师给了我们一本EDA软件的使用手册,按照老师所给的步骤,正确的画出了原理图并进行仿真。在仿真的过程中,我发现自己所仿真的波形与自己的分析有所不同,在时间上发生了移位现象。后来请教老师和同学,是因为在仿真的过程中发生了延时,要现进行设置才能更好的仿真出波形。在做第(1)个要求时,一开始自己没有一点思路,也由于通信原理所学时间已久,对m序列的知识遗忘。后来查阅书本并查阅了D触发器的功能,对数电及通信原理的内容重新进行了复习。后来在老师的讲解下画出了以自己的学号为初始值,特征多项式为f(x)=1+x+x^6的m序列的产生原理图。此次操作也存在延时,需要对软件进行设置才可以正确的仿真。在以上的仿真过程中,由于对时间设置不当是我的波形看起来不是很明显的显示出与门或者二选一选择器的功能,后来在老师的帮助下,我对时间重新进行了设置,是仿真波形更加明显而且看起来更加直观,让人一目了然。

(三)主要收获

通过本次训练,使我能够掌握通信原理中m序列的产生方法,特征多项式与电路之间的关系;二进制数字调制原理;纠错控制编码的原理。同时也使我进一步掌握用FPGA建模和设计电路的方法以及对通信原理的理论问题有了更深一步的掌握,对遗忘了知识重新进行回顾。是我能够回顾并熟练地用原理图或VHDL语言对数字通信电路进行建模与设计,并进一步掌握了QUARTUS的使用方法。在实验的过程中,我发现

了自己的很多不足,把自己仅限于理论知识,有时并不能对其加以熟练地运用,通过这次综合训练,不仅

让我对EDA所学知识已经通信原理所学知识进行回顾和掌握外,还更好的把两者结合在一起,让我对两门课程有了一个更好的认识。我希望在以后的学习中能有更多的机会把所学知识进行综合运用,有一个更深刻的认识。这样我们就不会把所学知识仅限于理论和公式推导,还能通过其他途径对所学知识有一个更好的理解。

  最后,经过课程设计,发现自己以前很多地方不足。我认为做实验,首先实验态度要端正,正确对待任何一个实验,有耐心,一步一步做下去,不断完善,切不可冒进,编程更需要脚踏实地,原理图要一个一个的调试,要设置合适的时间,实现预期功能。

   更为重要的是,这次的课程设计离不开老师和同学的指导,是他们在我困难的时候给了我很多的启示和提点,在这里要感谢每一位指导过我的老师和同学。

指导教师评语
系部教研室

意 见

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