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基于 FPGA 的 2DPSK 信号产生器的设计
摘 要:
随着时代的进步,FPGA 的应用也越来越广泛,FPGA 用硬件描述语言
(Verilog HDL)来实现 2DPSK 信号的调制系统,不仅简单方便,而且还能
满足现代设备快速、准确、功耗低的特点。Verilog 语言有着灵活多样的电路
描述风格,语言功能性强,并且简单易学,这些优良的性能使其得到广泛流
行。数字通信技术与 FPGA 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。
FPGA 实现 2DPSK 信号可用如下方法,先通过 FPGA 产生时钟信号,经过分
频器产生两路时钟,一路用于基带码的产生,也就是用于驱动 M 序列信号发
生器产生绝对码,另一路用于采样正弦信号。M 序列产生的绝对码经过差分
运算转换成相对码,再把相对码加到正弦信号上输出,这就相当于对原码进
行了调相输出。而 FPGA 只能处理数字信号,因此要经过 DAC 器件转换为
模拟信号,从而产生 2DPSK 信号。通过对仿真波形的分析可知,该方案很
好的实现了 2DPSK 信号产生器的功能。
关键词:FPGA;Verilog HDL;2DPSK 信号产生器;数字调制;串并转换;
I
Design of 2DPSK Signal Generator Based on FPGA
Abstract:
With the progress of the times, FPGA is used more and more popularly.
FPGA used hardware description language ( Verilog HDL ) to achieve the 2DPSK
signal modulation system. It's not only simple and convenient, but also equipped
with many excellent characteristics of modern devices, such as fast, accurate, low
power consumption. Verilog language can descript circuit variously and flexibly,
and has powerful function. What’s more, it’s easy to learn for us. These excellent
properties make Verilog language applied widely. The combination of digital
communication technology and FPGA is a certainly trend of the development of
modern communication system. The process of producing 2DPSK signal by
FPGA is as follows. The clock signal generated by FPGA will generate two
signals with different frequency. One is used to sampling, the other is to drive M
array signal generator. It will be converted to absolute code, and be used to
modulate. Because only the digital signal can be processed by FPGA, DAC is
needed to generate 2DPSK signal.
II
Key words : FPGA ; Verilog HDL ; 2DPSK signal generator ; digital
modulation;
III
目 录
1 绪 论......................................................................................................................................2
2 应用软件及器件介绍............................................................................................................4
2.1 信号发生器简介.............................................................................................................4
2.2 EDA 技术简介.................................................................................................................4
2.3 FPGA 和 CPLD 器件简介.................................................................................................5
2.4 Verilog HDL 简介.............................................................................................................7
2.5 Quartus II 简介................................................................................................................8
3 2DPSK 信号产生器的设计.....................................................................................................8
3.1 2DPSK 信号产生器的基本原理......................................................................................8
3.1.1 2DPSK 信号原理......................................................................................................8
3.1.2 设计思路及方法......................................................................................................9
3.2 软件设计......................................................................................................................10
3.2.1 分频器...................................................................................................................10
3.2.2 M 序列产生器.......................................................................................................11
3.2.3 差分运算................................................................................................................12
3.2.4 选相调制................................................................................................................13
3.2.5 正弦信号发生器....................................................................................................13
3.2.6 2DPSK 信号波形仿真.............................................................................................14
3.3 硬件设计......................................................................................................................15
3.3.1 器件说明................................................................................................................16
3.3.2 并行输入方式设计................................................................................................19
3.3.3 串行输入方式设计................................................................................................21
3.3.4 串并对比分析........................................................................................................23
4 调试.....................................................................................................................................24
5 总结.....................................................................................................................................25
参考文献................................................................................................................................26
附 录.......................................................................................................................................27
致 谢.......................................................................................................................................35
1
1 绪 论
人们为了掌握足够的信息,适应复杂多变的客观世界,满足生活、工作和
学习的需要就必须进行信息的获取、传递、交换和处理。通信技术的发展水平
代表着人类社会的文明与进步程度。特别是复杂可编程逻辑芯片的应用已经渗
透到生产和生活的各个方面,有力推动了社会的发展。其中,FPGA 在实时控
制方面有着比较强的功能,其性能不断提高,应用的范围越来越广。
FPGA 近年来在国内发展得非常快,他以编程方便、集成度高、速度快、价
格低等特点受到了广大电子设计人员的青睐。FPGA 的应用领域最初为通信领
域,但目前,随着信息产业和微电子技术的发展,可编程逻辑嵌入式系统设计
技术已经成为信息产业最热门的技术之一,应用范围遍及航空航天、医疗、通
讯、网络通讯、安防、广播、汽车电子、工业、消费类市场、测量测试等多个
热门领域。
2
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