位同步

摘要位同步系统是近代电子信息通讯中的重要组成部分之一，同时也在其他许多领域中广泛应用。位同步确保系统中收发同步，而且在保证获取帧同步、群同步及对接收的数字码元进行各种处理的同步进行，也为系统提供了一个基准的同步时钟。本文主要论述了利用VHDL进行位同步的设计。它包括软件编程和硬件仿真两部分。程序在MAX+pLusII设计平台上实现VHDL硬件描述语言编程设计，并利用cpld开发箱进行了硬件仿真试验。试验证明该系统具有良好的性能指标。并且这样的开发，研制周期短，整个系统的体积也很小，并且速度快，精度高。本数位同步系统的设计，理论结合实际，在实际应用中有着一定的参考价值和推广前景。关键词:位同步;CPLD;VHDL;AbstractBitsynchronizationsystemsistheimportantpartofmodernelectronicinformationcommunication,andalsoinmanyotherareasarewidelyappliedin.Asynchronousensuresystem,andinguaranteetransceiversynchronousobtainframesynchronization,groupofsynchronizationandreceivingthedigitalcodeyuaninvariousprocessingofsynchronously,alsoforsystemprovidesabenchmarksynchronousclock.ThispaperdiscussestheuseVHDLforasynchronousdesigns.Itincludessoftwareprogrammingandhardwareemulationtwoparts.PrograminMAX+pLusIIdesignplatformimplementedonVHDLhardwaredescriptionlanguageprogrammingdesign,anduseCPLDdevelopmentboxhardwaresimulationtest.Testshowsthatthesystemhasgoodperformanceindicators.Andsuchdevelopment,developmentcycleisshort,thewholesystemofvolumeissmall,andhighspeedandprecision.Thisdigitalsynchronoussystemdesign,theorycombiningwithpractice,inactualapplicationstohavethecertainreferencevalueandthepromotionprospects.Keywords:bitsynchronization;CPLD,VHDL,摘要.....................................................................................1第一章绪论...........................................................................41.1本设计的目的和意义..................................................41.2EDA技术的发展概况..................................................51.3VHDL硬件描述语言简介.............................................61.5本课题主要研究内容...................................................7第二章位同步系统介绍...........................................................92.1基于超前滞后型锁相环位同步提取电路.......................92.1.1锁相环同步基本原理..........................................92.1.2锁相环位同步VHDL的实现..............................102.2采用开环结构快速位同步电路....................................112.3本设计方案的确定....................................................12第三章基于vhdl的位同步设计..............................................143.1基本原理.................................................................143.2vhdl的实现.............................................................173.2.1MAX+p1us11概述.............................................173.2.2VHDL简介......................................................183.3VHDL程序设计........................................................193.3.1程序设计流程..................................................193.3.2本设计vhdl语言的实现....................................20第四章硬件及方针实现........................................................244.1硬件实验器件选定...................................................244.2仿真结果分析...........................................................254.3性能分析................................................................26第五章结论.........................................................................28参考文献............................................................................30附录1................................................................................33附录2................................................................................37第一章绪论1.1本设计的目的和意义随着数字电路应用越来越广泛，传统的通用数字集成电路芯片已经很难满足系统功能的要求，而且所需通用集成电路的数量呈爆炸性增长，使得电路板的体积迅速膨胀，系统可靠性难以保证。此外，现代电子产品的生命周期都很短，一个电路可能要在很短的时间内作改进以满足新的功能要求，对于通用集成电路来说则意味着重新设计和重新布线。而可编程逻辑器件克服了上述缺点，它把通用集成电路通过编程集成到一块尺寸很小的硅片上，成倍缩小了电路的体积，同时走线短，减少了干扰，提高了系统的可靠性，且VHDL语言易于掌握与使用，设计相当灵活，极大地缩短了产品的开发周期。本设计在FPGA/CPLD技术越来越成熟，应用越来越广泛的情况下来实现基于可编程逻辑器件FPGA/CPLD编程语言VHDL的位同步处理系统具有重要的研究价值。当前社会无线接收处理数字化应用已越来越多,对接收部分的功能(如短时突发信号接收)和速度的要求也越来越高。作为无线接收方的重要组成单元,位同步模块在无线数字传输领域里具有十分重要的作用,它直接影响到数字接收机的稳定性和可靠性。在数字通信系统中，同步技术是非常重要的，位同步也是最基本的同步。位同步时钟信号不仅用于监测输入码元信号，确保收发同步，而且在获取帧同步、群同步及对接收的数字码元进行各种处理的过程中，也为系统提供了一个基准的同步时钟。系统能否有效、可靠地工作,在很大程度上取决于是否有良好的同步系统。所以设计和完善位同步系统有着及其重要的意义。1.2EDA技术的发展概况本系统使用EDA(ElectronicDesignAutomation)技术进行设计和开发。电子设计自动化EDA（ElectronicDesignAutomation）是指利用计算机完成电子系统的设计。EDA技术是以计算机和微电子技术为先导，汇集了计算机图形学、拓扑、逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术。EDA技术以计算机为工具，代替人完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。设计人员只需要完成对系统功能的描述，就可以由计算机软件进行处理，得到设计结果，而且修改设计如同修改软件一样方便，可以极大地提高设计效率。根据电子设计技术的发展特征，EDA技术发展大致分为三个阶段：第一阶段，CAD阶段（20世纪60年代中期至20世纪80年代初期）。这个阶段的特点：MOS工艺，用一些单独的工具软件，主要有PCB（PrintedCircuitBoard）布线设计、电路模拟、逻辑模拟及版图的绘制等，通过计算机的使用，从而将设计人员从大量烦琐重复的计算和绘图工作中解脱出来。例如，目前常用的Protel早期版本Tango，以及用于电路模拟的SPICE软件和后来产品化的IC版图编辑与设计规则检查系统等软件，都是这个阶段的产品。这个时期的EDA一般称为CAD（ComputerAidedDesign）。第二阶段，CAE阶段（20世纪80年代初期至20世纪90年代初期），CMOS工艺，PCB设计方面的原理图输入、自动布局布线及PCB分析，以及逻辑综合、逻辑仿真、布尔方程综合和化简应用广泛，硬件描述语言出现；这个阶段在集成电路与电子设计方法学以及设计工具集成化方面取得了许多成果，各种设计工具，如原理图输入、编译与连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局以及各种单元库已齐全。由于采用了统一数据管理技术，因而能够将各个工具集成为一个CAE（ComputerAidedEngineering）系统。按照设计方法学制定的设计流程，可以实现从设计输入到版图输出的全程设计自动化。这个阶段主要采用基于单元库的半定制设计方法，采用门阵列和标准单元设计的各种ASIC得到了极大的发展，将集成电路工业推进到了ASIC时代。多数系统中集成了PCB自动布局布线软件以及热特性、噪声、可靠性等分析软件，进而可以实现电子系统设计自动化。第三阶段，EDA阶段（20世纪90年代以来），EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合（布局布线），以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子电路系统功能。EDA技术在硬件方面融合了大规模集成电路制造技术、IC版图设计技术、ASIC测试和封装技术、CPLD/FPGA编程下载技术、自动测试技术等；在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计（CAD）、