位同步的FPGA实现-论文完整打印版

湖南工业大学本科毕业设计（论文）（2014届）本科毕业设计（论文）资料题目名称：位同步的FPGA实现学院（部）：电气与信息工程学院专业：电子信息工程学生姓名：向建军班级：电信1002班学号10401701339指导教师姓名：曹二莲职称讲师最终评定成绩：湖南工业大学教务处湖南工业大学本科毕业设计（论文）2014届本科毕业设计（论文）资料第一部分毕业论文湖南工业大学本科毕业设计（论文）（2014届）本科毕业设计（论文）学院（部）：电气与信息工程学院专业：电子信息工程学生姓名：向建军班级：电信1002学号10401701339指导教师姓名：曹二莲职称讲师最终评定成绩：2014年5月湖南工业大学本科毕业设计（论文）I摘要同步是通信系统中很重要的一个过程，它可以使通信系统更稳定、更可靠、更准确，它是数字通信系统有顺序进行的技术支撑。同步分为位同步、帧同步和载波同步，我们对数字通信信号的同步除了载波同步和帧同步之外，还要进行位同步。位同步也就是保证接收端准确有效抽样判决数字基带信号序列的基础，一般位同步信号从解调后的基带信号中提取出来，同时也可以从已调频带信号当中直接提取位同步信号，一般可以进行一元中央位置采样的决定，最好是在接收元素结束时间采样的决定。位同步有插入导频法（一种外同步法）和直接法（一种自同步法），本文运用了数字锁相法提取位同步电路的方案，以大规模可编程逻辑器件FPGA为主控制器，以VHDL硬件描述语言为主要语言对其进行在线编程，在QuartusⅡ软件工具中进行仿真和调试，以达到功耗低、成本低、效率高的技术要求。关键词：位同步；数字锁相电路；FPGA；VHDL；QuartusⅡ湖南工业大学本科毕业设计（论文）IIABSTRACTSynchronizationisaveryimportantprocessincommunicationsystem,itcanmakethesystemmorestable,morereliable,moreaccurate,itisthedigitalcommunicationsystemhasthetechnicalsupportoftheorder.Synchronizationisdividedintobitsynchronization,framesynchronizationandcarriersynchronization,weonthedigitalcommunicationsignalinadditiontoframeandcarriersynchronizationandbitsynchronization.Bitsynchronizationisthebasistoensurethecorrectandeffectivedecisionreceiversamplingdigitalbasebandsignalsequence,generalsynchronizationsignalisextractedfromthebasebanddemodulatedsignals,butalsocandirectlyextractbitsynchronizationsignalfromthefrequencybandsignalhas,ingeneralcanbeacentralpositionsamplingdecisions,preferablyinthereceivingelementsintheendtimesamplingdecision.Bitsynchronizationisthepilotinsertionmethod(akindofexternalsynchronizationmethod)anddirectmethod(aselfsynchronizingmethod),thispaperusesdigitalPLLmethodofbitsynchronizationcircuitextraction,withthelarge-scaleprogrammablelogicdeviceFPGAasthemaincontroller,usingtheVHDLhardwaredescriptionlanguageisthemainlanguageoftheonlineprogramming,simulationanddebugginginQuartusⅡsoftwaretools,tomeettherequirementsoflowpowerconsumption,lowcost,highefficiencytechnologyKeywords:Bitsynchronization(symbolextractionprocess);digitalphaselockedloopcircuit(bitsynchronizationcircuit);FPGA;VHDL;QuartusⅡ湖南工业大学本科毕业设计（论文）III目录摘要...........................................................................................................................IABSTRACT....................................................................................................................II第1章绪论..............................................................................................................1第2章同步技术.....................................................................................................32.1同步技术..........................................................................................................32.2同步的分类......................................................................................................32.3位同步..............................................................................................................32.3.1位同步方法............................................................................................42.3.2位同步系统性能指标............................................................................5第3章基于FPGA设计流程的介绍..................................................................73.1FPGA器件概述...............................................................................................73.2FPGA设计操作流程.......................................................................................7第4章微分型位同步的FPGA实现................................................................114.1微分型位同步原理........................................................................................114.2微分鉴相模块的VHDL实现......................................................................124.3双相时钟信号的VHDL实现......................................................................164.4单稳触发器的VHDL实现..........................................................................174.5控制及分频模块的VHDL实现..................................................................19第5章系统仿真与结果分析...........................................................................215.1顶层模块的VHDL实现..............................................................................215.2系统的整体仿真与结果分析........................................................................25结论........................................................................................................................26参考文献...................................................................................................................27致谢........................................................................................................................28湖南工业大学本科毕业设计（论文）1第1章绪论在数字通信系统中，要准确的恢复信号，接收端和发送端就必须保持严格同步。在数字通信系统中，同步又称为定时，是指收发双方在时间上保持步调一致。同步系统性能的优劣将直接影响数字通信的质量，甚至会影响数字通信能否正常运行。可以说同步系统是保证数字通信系统正常工作的前提。早在1970那一年，胎膜早破（可编程只读存储器）是最古老的PLD的出现，它是可编程的只读存储器，它不能被擦除和重写，只能写一次，而在20世纪70年代中期，又出现了PLA（ProgrammableLogicArray），也就是可编程逻辑阵列。可编程阵列逻辑PAL（可编程逻辑阵列）1977美国AMD装置第一，这是一个熔丝编程。大约在1985年，Lattice公司率先发明GAL（GenericArrayLogic），也就是通用阵列逻辑器件，该装置可电擦除，可编程，设置加密位PLD等，然而Altera公司推出最晚的却是可擦除可编程逻辑器件—EPLD（ErasablePLD），它是在20