基于FPGA的FSK调制与解调有详细代码和注释毕业设计.doc

基于FPGA的FSK调制与解调有详细代码和注释毕业设计 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 绪论 1 第二章EDA技术简介 3 2.1、Quartus II简介 3 2.1.1、QuartusII开发系统的特点 3 2.2、VHDL语言简介 4 2.2.1、VHDL 语言的特点 4 2.2.2、VHDL语言的基本结构 5 2.3、本章小结 6 第三章 2FSK调制解调基本原理 7 3.1、2FSK的调制原理 7 3.2、2FSK的解调原理 8 3.3、本章小结 9 第四章 基于VHDL语言的2FSK调制解调设计 10 4.1、2FSK调制器设计 10 4.1.1、基于VHDL语言的调制程序 10 4.2、2FSK解调器设计 12 4.2.1、基于VHDL语言的解调程序 12 4.3、分频器与信号发生器设计 17 4.3.1、基于VHDL语言的分频程序 17 4.3.2基于VHDL语言的信号发生器程序 18 4.4、本章小结 20 第五章 基于VHDL语言的2FSK调制解调的仿真 21 5.1、2FSK调制器波形仿真 21 5.2、2FSK解调器波形仿真 22 5.3、分频器与信号发生器波形仿真 23 5.3.1、分频器波形仿真 23 5.3.2、信号发生器波形仿真 23 5.4、本章小结 23 第六章 上机测试 25 6.1、程序下载 25 6.2、波形测试 25 6.3、本章小结 27 总结 28 参考文献 29 致谢 30 第一章 绪论 在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。 信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与计算机技术相互融合，已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。 通信的目的就是从一方向另一方传送信息，给对方以信息，但是消息的传送一般都不是直接的，它必须借助于一定形式的信号才能便于远距离快速传输和进行各种处理。虽然基带信号可以直接传输，但是目前大多数信道不适合传输基带信号。现有通信网的主体为传输模拟信号而设计的，基带数字信号不能直接进入这样的通信网。基带信号一般都包含有频率较低，甚至是直流的分量，很难通过有限尺寸的天线得到有效辐射，因而无法利用无线信道来直接传播。对于大量有线信道，由于线路中多半串接有电容器或并接有变压器等隔直流元件，低频或直流分量就会受到很大限制。因此，为了使基带信号能利用这些信道进行传输，必须使代表信息的原始信号经过一种变换得到另一种新信号，这种变换就是调制。 在无线通信中和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。载波调制，就是用调制信号去控制载波参数的过程，使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。未受调制的周期性振荡信号称为已调信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。载波调制后称为已调信号，它包含有调制信号的全部特征。而解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。 二进制数字调制所用调制信号由代表“0”“1”的数字信号脉冲序列组成。因此，数字调制信号也称为键控信号。二进制振幅调制、频率调制和相位调制分别称为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。数字调制产生模拟信号，其载波参量的离散状态是与数字数据相对应的，这种信号适宜于在带通型的模拟信道上传输。 频移键控是利用载波的频率变化来传输信息的，其中最简单的一种方式是二进制频移键控（2FSK）调制，它是继振幅键控信号之后出现比较早的一种调制方式。由于它的抗衰减性能优于ASK，设备又不算复杂，实现也比较容易，所以一直在很多场合，例如在中低速数据传输，尤其在有衰减的无线信道中广泛应用。二进制频移键控（2FSK）用靠近在载波的两个不同频率表示两个二进制数。FSK信号有两种产生方法：载波调频法和频率选择法。载波调频法产生的是相位连续的FSK信号，相位连续FSK信号一般由一个振荡器产生，用基带信号改变振荡器的参数，使震荡频率发生变化，这时相位是连续的。频率选择法一般是相位不连续的FSK信号，相位不连续的FSK信号一般由两个不同频率的振荡器长生，由基带信号控制着两个频率信号的输出。由于这两个振荡器是相互独立的因此在转换或相反的过程中，不能保证相位的连续。 传统的FSK调制解调器采用集成电路+连线的硬件实现方式进行设计，集成块多、连线复杂且体积较大，特别是相干解调需要提取载波，设备相对比较复杂，成本高。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2FSK调制解调器的实现方法。第二章EDA技术简