频移键控（FSK）调制解调技术是现代数字通信中的基础技术之一，特别是二进制频移键控（2FSK）在通信领域得到了广泛的应用。2FSK调制解调器利用数字基带信号的高低电平来控制输出不同频率的载波信号，对应“0”和“1”两种不同的频率载波信号，接收端通过解调过程将其转换为原始的二进制基带信号。随着集成电路技术的发展，FPGA（现场可编程门阵列）因其在系统集成、成本、体积、可靠性和易用性方面的优势，在设计2FSK调制解调器中扮演了重要角色。
FPGA是一种可以通过编程定义其功能的芯片，它的灵活性和高性能使其成为2FSK调制解调器设计的理想选择。本设计以FPGA为基础，结合Verilog硬件描述语言和Quartus II软件开发平台，实现了一个2FSK调制解调器的设计与仿真。
在硬件设计方面，本设计采用Cyclone II系列的FPGA芯片（型号EP2C5T144C8），该芯片具有丰富的资源、适中的价格，能够满足设计需求。为了减小体积、降低成本、提高可靠性，设计中使用了外部整形电路处理基带信号，外部整形电路的元器件选择了74HC14，这是一种高速CMOS器件，拥有良好的TTL兼容性和施密特触发功能，能够有效地减少信号波形误差。
2FSK调制模块主要由分频器和2选1选通开关等模块组成，其核心是根据输入的二进制基带信号控制不同频率载波信号的输出。例如，当基带信号为“0”时，输出频率为f1的载波；当基带信号为“1”时，输出频率为f2的载波。此外，在设计中还需要特别注意时序设计和时钟设计，因为Verilog语言中的每个模块电路是并行工作的，时序逻辑由时钟驱动。
2FSK解调模块相对复杂，采用了全数字解调方法，即过零检测法。过零检测法通过对载波信号过零点的检测来确定载波频率，进而恢复原始的二进制数字基带信号。本设计中的解调模块主要由分频器、寄存器、计数器和判决器等组成，其中计数器根据不同的载波周期进行计数，判决器根据计数值来决定输出的基带信号是“0”还是“1”。
在软件设计方面，使用Verilog语言进行编程，以Quartus II软件为开发平台。Verilog语言的模块化设计使得系统易于扩展和维护，同时其良好的可移植性和系统兼容性也保证了未来产品升级的可行性。
最终，基于FPGA的2FSK调制解调器设计满足了体积小、耗能低、集成度高和抗干扰能力强的要求。该设计的硬件芯片和软件编程仿真相互配合，实现了在分布式工业控制系统中2FSK调制解调器的关键应用。通过本设计的实现，不仅验证了FPGA在通信领域中的应用潜力，也展示了在设计高效、可靠、可扩展的通信设备方面所具有的优势。
