曼彻斯特编码是一种在数字通信系统中广泛使用的串行数据传输编码方式,其特点在于消除了非归零编码(NRZ)中的直流成分,从而减少波形畸变,改善时钟恢复和抗干扰性能。曼彻斯特编码被广泛应用于多个领域,包括航空电子总线、地震勘探、油井测量、列车运行控制系统等。
传统上,曼彻斯特编码的实现方案主要有三种:使用专用编/解码芯片的方案、基于微处理器(单片机、DSP等)的软件方案以及基于可编程逻辑器件(如CPLD、FPGA)的硬件方案。专用芯片方案由于可编程能力受限和电路集成度低的缺陷,已逐渐被新型应用设计所淘汰。而微处理器方案则受限于处理速度,通常只能适用于通信速率较低(小于1Mbps)的场合。相比之下,近年来随着可编程逻辑器件技术的飞速发展,基于此类器件的硬件方案成为了主流实现方式。
本论文提出了一种新型基于FPGA的曼彻斯特译码电路设计。在传统的曼彻斯特译码电路设计中,译码过程往往需要利用数字锁相环技术从接收信号中恢复出编码时钟,再用恢复的时钟对接收信号进行同步采集和译码处理。这种方式的电路结构复杂,消耗的电路逻辑单元较多,导致开发和使用成本较高。而本论文设计的新型译码电路采用了数字积分的方法,通过高频时钟对低速编码信号进行积分运算,从而避免了对严格时钟同步的依赖,并能正确地实现解码处理。该译码电路结构简单,占用电路资源较少,并具有较强的抗噪声能力。
在文章中,作者还详细介绍了曼彻斯特编码的码型结构,以及相应的译码算法。针对Intersil公司的曼彻斯特编/解码器芯片HD-6409的码型结构,该译码电路进行了专门设计。
总结来说,本论文的工作重点在于基于FPGA实现了一种新型曼彻斯特译码电路,并通过仿真实验和工程应用证明了该电路具有良好的抗噪声能力,并且不需要从接收到的波形中恢复时钟信号。研究结果表明,相比于传统电路设计方法,本论文提出的新型译码电路在电路设计的复杂性、资源消耗以及性能方面都具有显著的优势。
这项研究不仅推动了曼彻斯特编码技术的发展,也为通信领域提供了新的解决方案。对于从事FPGA硬件开发的工程师而言,了解并掌握曼彻斯特编码的原理及其基于FPGA的译码电路设计方法具有重要的参考价值。通过参考文献中的详细描述和应用实例,可以进一步深入理解曼彻斯特编码的译码原理,并在实际项目中实现高效且可靠的译码电路。