电子信息课程设计指导书分析.docVIP

电子信息课程设计 指导书 目 录 1.课程简介与课程设计课题 1 2.课程设计安排与学时分配 2 3.设计课题 3 3.1 基于分布式算法的FIR滤波器设计 3 3.2 循环码编译码器的设计与实现 7 3.3 基于FPGA的直接数字频率合成器的设计 10 3.3 通用异步收发器的设计与实现 13 1.课程简介与课程设计课题 1. 课程简介 电子信息课程设计是一门信息处理和微机接口相关理论和数字电子技术相结合的专业课程设计，本课程设计是电子信息工程专业重要的实践教学环节。学生可以通过这个课程设计熟悉现代数字系统的实现方法，信号处理系统的数字系统实现过程，了解现代电子系统的设计过程和一般步骤。 课程的目的和任务包括： 1. 深刻理解接口技术、信号处理、通信原理与编码技术等相关专业课程的知识，通过对其进行数字建模和仿真实现，在它们和数字电子技术等基础课程之间建立有机联系； 2. 学习数字系统的设计方法，熟悉现代数字系统的实现方法：用FPGA器件取代传统的中规模集成器件实现数字电路与系统，学习分层次化实现数字电路与系统的方法，学习使用硬件描述语言（Hardware Description Language）对数字电路与系统进行建模、仿真与实现的方法； 3、初步掌握分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标，确定通过设计计算选择，然后，进行调试，对结果进行分析，提出改进意见，写出设计总结报告培养学生自学能力和独立分析、解决问题的能力。包括：查阅参考资料、工具书，掌握调试的一般规律 5、熟练地掌握常用FIR滤波器设计 2、循环码编译码器的设计与实现 3、基于FPGA的直接数字频率合成器的设计 4、通用异步收发器的设计与实现 2.课程设计安排与学时分配 1. 课程设计安排 课程设计分为三个阶段： 设计计算阶段（占总学时的30%）。 由教师向学生布置设计任务，如 ①题目； ②主要指标； ③给定条件； ④参考文献。 然后由学生进行、的， 2、设计调试阶段（占总学时的 50% ）。 Hardware Description Language）和相关EDA软件对数字系统进行建模、仿真与实现。 3、总结报告阶段（占总学时的20%）。 包含下列内容：① 设计任务及主要技术指标； ② 选定方案的论证及整体电路的工作原理框图； ③ 单元电路的设计； ④⑦ 对设计成果作出评价，提出改进意见。 2. 复习相关先修课程以及与课题相关的理论知识：1天； 3. 理论分析、方案选择与总体设计：2天； 4. 实际设计和调试，要求每个人独立完成整个设计过程：4天； 5. 验收设计结果，撰写设计报告：1天； 6. 答辩： 1天。 3.设计课题 3.1 基于分布式算法的FIR滤波器设计 一、设计类别和目的 1. 本课题属于理论研究型设计课题； 2. 熟悉现代数字系统的实现方法，信号处理系统的数字系统实现过程，学习使用硬件描述语言（HDL）对数字信号处理系统进行建模、仿真与实现的方法； 3. 掌握基于分布式算法（DA）的FIR数字滤波器的原理，使用HDL对其实现建模、仿真，并对采用DA的FIR滤波器设计的优缺点予以分析； 4. 学习综合应用Quartus（或者ISE）、Sypnify等数字电路设计工具软件进行数字系统设计和仿真的方法。 二、设计的主要内容和要求 1. 基于分布式算法的FIR数字滤波器的研究和分析，掌握其基本原理和算法实现过程； 2. 要求FIR滤波器的系数不少于3个无符号数，系数字宽不小于3bit，建议采用状态机设计方法，有余力的同学可以更进一步实现有符号数的分布式算法FIR滤波器设计； 3. 整体设计思路和实现方法、系统框图和每个模块的说明； 4. 具体模块的实现以及每个模块的仿真分析，包括仿真波形、数据等； 5. 总体设计的仿真和实现，查看设计综合后生成的Report文件，分析硬件资源占用情况和运行速度。 三、相关背景知识 1. 数字滤波器正在迅速地代替传统的由R、L、C 元件和运算放大器组成的模拟滤波器并且日益成为DSP 的一种主要处理环节，FPGA 也在逐渐取代DSP处理器用作前端数字信号处理的运算。 2. 乘累加运算(MAC,Multiply-Accumulator)是实现大多数DSP 算法的重要途径,而分布式算法(DA,Distributed Arithmetic)则能够大大提高乘累加运算的效能。 3. 对于位宽较小的数据来说，分布式算法的执行速度远高于乘累加运算。利用FPGA实现分布式计算可以很大程度上提高滤波器计算的速度（也就是运行频率），在高速信号处理中发挥着重要作用。 四、分布式算法原理 1. 乘积和： 2. xb[n]表示x[n]的第b位，则无符号变量x