基于FPGA的曼彻斯特编解码器设计.doc

基于FPGA的曼彻斯特编解码器设计.doc1 基于 FPGA 的曼彻斯特编解码器设计摘要: 曼彻斯特码是一种性能良好的数字基带信号传输码, 在工作原理的基础上, 运用 FPGA 技术, 利用 VHDL 设计完成曼彻斯特编解码器并用软件 MAX +plus Ⅱ进行仿真,仿真结果与理论分析一致。关键词: FPGA ; VHDL ;曼彻斯特码;编码器;解码器中图分类号: TP30 5 文献标识码:A 文章编号文章编号: 16727800 ( 2013 ) 010002302 基金项目:忻州师范学院院级科研基金项目( 201016 ) ;忻州师范学院院级科研基金项目( 201116 ) 作者简介:任国凤( 1979- ) ,女,硕士,忻州师范学院电子系讲师, 研究方向为信号处理及实现。 0 引言曼彻斯特码简明有效时序却比较复杂, 特别是在编码器接口的设计上需要大量的逻辑电路, FPGA 的出现正好缓解了这个难题。由于 FPGA 具有开发周期短、开发费用低、集成度高、性能稳定、结构灵活、成品不需要测试等诸多特点,所以越来越多的科学技术人员选择运用 FPGA 技术来进行电子电路的设计[1] 。 1FPGA 原理及开发工具 2 原理 FPGA 采用了逻辑单元阵列 LCA ( Logic Cell Array ) 这样一个新概念, 其内部包括 3 个部分:输入输出模块 IOB ( Input Output Block ) 、可配置逻辑模块 CLB ( Configurable Logic Block ) 以及内部连线( Interconnect ) [2] 。 FPGA 是由存放在片内 RAM 中的程序来设置其工作状态的, 所以工作时要对片内 RAM 进行编程。用户能够根据不同的配置模式来选择不同的编程方式。加电的时候, FPGA 需要将 EPROM 中的数据读入片内编程 RAM 中,配置完成后 FPGA 就进入工作状态。因为掉电以后 FPGA 会恢复成白片, 内部的逻辑关系会全部消失,所以 FPGA 能够反复使用。另外, FPGA 的编程不需要专门的 FPGA 编程器,只需要用通用的 EPROM 、 PROM 编程器就可以解决,当需要修改 FPGA 的功能时,换一片 EPROM 就能够达到效果。同一片 FPGA ,不同的编程数据,能够产生不同的电路功能。所以 FPGA 的使用十分灵活[3] 。 +plus Ⅱ软件 MAX +plus Ⅱ软件是由美国的 Altera 公司负责研究开发的。 MAX +plus Ⅱ作为一种 EDA 软件, 提供了业界唯一一个真正与结构没有关系的、全部集成化的可编程的设计环境, 它为设计者提供了丰富的库单元, 使设计者能够随时调用[4] 。 MAX +plus Ⅱ具有强大的逻辑综合与优化功能,方便把设计功能集成到器件中,所以它的功能非常强大。 MAX +plus Ⅱ开发系统 3 的设计输入方式十分灵活, 可以采用原理图输入方式( Graphic )、文本输入方式( Text )、符号输入方式( Symbol ) 以及波形输入方式( Waveform ) 等多种输入方式[5] 。在文本输入方式下, 软件支持多种硬件描述语言[5] 。 2 曼彻斯特码工作原理 曼彻斯特码原理曼彻斯特码又叫做双相码, 它是利用两个具有不同相位的二进制码来代替原来的二