基于FPGA的FKS调制波形产生器仿真及设计.docVIP

基于FPGA的FSK?调制波形产生器仿真及?设计 一 实验目的?： 熟悉QUARTU?S II的使用方法，?学习VHDL编程方法?、FPGA硬件资源的?使用及控制以及D/A?转换器件的应用，进一?步将数字电路、模拟电?路、EDA技术等课程?的理论知识进行综合应?用。综合运用编解码技?术、FSK调制解调、?DDS正弦载波合成技?术及VHDL编程仿真?技术等，完成基于FP?GA的FSK调制波形?发生器的设计和实现。? 二 实验仪器、设?备： GW48-CK? EDA开发系统、P?C机、20MHz示波?器等 三 实验内容及?要求（具体内容祥见附?录）： 1、 设计基?于FPGA的FSK调?制波形产生器的硬件原?理图； （提示?：应包含输入按键、F?PGA芯片、D/A、?滤波器、LED数码显?示等） 2、 EDA?工具采用QUARTU?S II； 3、 F?PGA芯片：EPD1?K30T144-3;? 4、 D/A芯片：?DA0832（8bi?t）; 5、 输出信?号波形：FSK调制信?号，其中正弦载波f1?=625Hz表示“1?”； 正弦载波f2=?125Hz表示“0”?。 6、 输出数据内?容：7+学号后三位（?共4位，每位都用BC?D码表示，位间用1b?it的低电平表示）。? 7、 输出信号幅度?： 5V, 9V ?可用按键控制切换； ?8、 输出信号码率：?24 bit/s； ?24 bit/S-9?6 bit/s可调（?8 bit步进，选作?） 9、 要求在QU?ARTUS II上完?成FSK调制波形产生?器设计，包括各模块输?出仿真波形和资源利用?情况，最后在实验系统?上用示波器测试波形。? FPGA芯片配置说?明 本次信号发生器设?计采用VHDL语言设?计并通过QUARTU?S II 软件编译、?仿真完成后，需将生成?的配制文件下载到ED?A实验箱中测试输出波?形。有关配制情况说明?如下： 1实验平台：?GW48系列EDA/?SOC实验开发系统 ?2 FPGA芯片型号?：Altera E?P1K30TC144?-3 3芯片管脚分配?： (实验模式设?置: 5 ) 信号?名称(参考) EP1?K30TC144--?-引脚 信号含义 实?验箱中接口 CLK? 126 时钟 ?RESET 19 复?位 键8 SEL0? 8 状态选择0 键?1 SEL1 9 ?状态选择1 键2 ?SEL2 10 状态?选择2 键3 DO?0 41 数据输出位?0 D/A-D0 ?DO1 42 数据输?出位1 D/A-D1? DO2 65 数?据输出位2 D/A-?D2 DO3 67? 数据输出位3 D/?A-D3 DO4 ?68 数据输出位4 ?D/A-D4 DO?5 69 数据输出位?5 D/A-D5 ?DO6 70 数据输?出位6 D/A-D6? DO7 72 数?据输出位7 D/A-?D7 四 实验原?理： 简介：系统以F?PGA为核心,辅以必?要的模拟电路,构成了?两路基于DDS技术的?正弦信号发生器。其主?要模块有正弦波生成、?幅度控制、D/A转换?和后级处理等功能。 ?同时通过VHDL语言?编程在FPGA上实现?基带信号的产生、BC?D编码、同步编码，然?后送入FSK调制模块?进行调制，调制后一方?面通过QUARTUS? II软件仿真，验证?其正确性，同时送出到?FPGA片外进行D/?A转换处理，再采用低?通滤波器和功率放大电?路来提高波形质量和负?载能力,最终得到所要?求的FSK调制信号。? FPGA 调制解调?器 FSK(Fre?queney-Shi?ft Keying，?频移键控)是用不同频?率的载波来传送数字信?号。FSK信号具有抗?干扰能力强、传输距离?远等优点，在只常生活?和工业控制中被广泛采?用。例如CID(Ca?lling Iden?tity Deliv?ery)来电显示，低?速的Modem，铁路?系统和电力系统的载波?通信中也广泛使用他来?传送各种控制信息。以?往的FSK调制解调器?采用“集成电路+连线?”方式设计，集成块多?、连线复杂且体积较大?。本文基于FPGA芯?片，采用VHDL语言?，利用层次化、模块化?设计方法，提出了一种?FSK调制解调器的实?现方法。 1 系统?整体结构框图 本文设?计的FSK调制解调器?采用了ALTERA公?司的EP1C3T14?4C8芯片，系统主时?钟频率为20 MHz?(芯片外部有源晶振)?，“0”，“1”数字?信号由伪随机信号(m?序列)发生器产生。为?完成FSK调制器和解?调器的发送与接收，由?FPGA芯片完成的系?统整体逻辑功能框图如?图1所示。 2系统的?具体设计与实现 2.?1 伪随机序列的产生? 最大长度线性移位