pn9序列生成器

用VHDL编写的pn9序列生成器 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity pn_9 is port(clk,rst:in std_logic; pnout:out std_logic ); end pn_9; architecture behavior of pn_9 is signal shifter :std_logic_vector(8 downto 0); begin pnout<=shifter(8); process(rst,clk) 根据给定的文件信息，我们可以了解到这是一段用于生成PN9序列的VHDL代码。在深入探讨之前，我们先来了解一下几个基本概念。 ### PN序列（Pseudonoise Sequence） PN序列是一种伪随机序列，它具有良好的自相关性和互相关性特性，在通信领域有广泛的应用，比如扩频通信系统、码分多址(CDMA)系统等。PN序列可以通过线性反馈移位寄存器(LFSR)来实现，通过特定的初始值和反馈逻辑可以生成周期性的伪随机序列。 ### VHDL VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，主要用于数字电路的设计和验证。它允许设计者在不同的抽象层次上描述数字系统，并支持多种仿真和综合工具。 ### 关键知识点解析 #### 1. 库声明与使用 在VHDL中，库声明用于引入所需的库。本例中使用了`ieee`库中的`std_logic_1164`和`std_logic_unsigned`包。这两个包分别提供了标准逻辑类型和位向量运算的支持。 ```vhdl library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; ``` #### 2. 实体定义 实体是VHDL的基本组成部分之一，用于描述设计模块的外部接口。在这个例子中，定义了一个名为`pn_9`的实体，它有两个输入端口`clk`和`rst`以及一个输出端口`pnout`。 ```vhdl entity pn_9 is port(clk,rst:in std_logic; pnout:out std_logic ); end pn_9; ``` 其中，`clk`表示时钟信号，`rst`表示复位信号，`pnout`为输出的PN序列信号。 #### 3. 结构体行为描述 结构体用于描述实体的行为，也就是内部逻辑的具体实现。在这个例子中，定义了一个名为`behavior`的结构体，使用了一个名为`shifter`的信号来存储当前的PN序列状态。 ```vhdl architecture behavior of pn_9 is signal shifter :std_logic_vector(8 downto 0); begin pnout<=shifter(8); ``` 这里`shifter`是一个长度为9的位向量，用于存储当前的PN序列状态。`pnout`的输出取自`shifter`的最高位。 #### 4. 进程控制逻辑 进程是VHDL中用于描述并发行为的重要机制之一。本例中的进程控制逻辑主要包括复位和时钟触发两部分： - **复位条件**：当`rst`信号为低电平（通常表示复位信号有效），则将`shifter`初始化为`"000000001"`。 - **时钟触发**：在时钟上升沿时更新`shifter`的状态。具体更新逻辑为将`shifter`的每一位向右移动一位，同时计算新的最低位值，该值等于原最低位和第4位的异或结果。 ```vhdl process(rst,clk) begin if(rst='0')then shifter<="000000001"; elsif(clk'event and clk='1')then shifter(8)<=shifter(7); shifter(7)<=shifter(6); ... shifter(1)<=shifter(0); shifter(0)<=shifter(8)xorshifter(3); endif; end process; ``` ### 总结 这段VHDL代码实现了一个PN9序列生成器，其核心在于利用线性反馈移位寄存器来生成周期性的伪随机序列。通过对复位信号和时钟信号的响应，不断更新内部状态，从而实现了PN9序列的生成。这种类型的序列在通信系统中有重要的应用价值，尤其是在需要生成复杂随机信号的场合。