巴克码发生器课设.doc

武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书基于QUARTERS的巴克码信号发生器摘要本文利用QUARTERS设计了一个8位的巴克码信号发生器，该发生器具有单次和连续输出功能。巴克码主要用于通信系统中的帧同步，其特点是具有尖锐的自相关函数，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列1。关键词：QUARTERS，巴克码，信号发生器，序列AbstractQUARTERS designed a 8-bit Barker code signal generator, the generator has a single and continuous output. Barker Code is mainly used in communication systems frame synchronization, which is characterized with a sharp auto-correlation function for the digital information and the random Differentiated, easily identifiable, theres the possibility of pseudo-synchronous small. Barker Code is a law of a special group of binary code, it is a non-periodic sequence.Key words: QUARTERS ， Barker code， signal generator，sequence绪论在通信系统中，同步技术起着相当重要的作用。通信系统能否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统。通信系统中的同步可分为载波同步、位同步、帧同步等几大类。当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波，获得此相干载波的过程称为载波提取，或称为载波同步。而在数字通信中，消息是一串连续的信号码元序列，解调时常须知道每个码元的起止时刻。因此，就要求接收端必须能产生一个用作定时的脉冲序列，以便与接收的每一个码元的起止时刻一一对齐。在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步。数字通信中的消息数字流总是用若干码元组成一个“字”，又用若干“字”组成一“句”。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻，在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，统称为群同步或帧同步。当通信是在两点之间进行时，完成了载波同步、位同步和帧同步之后，接收端不仅获得了相干载波，而且通信双方的时标关系也解决了，这时，接收端就能以较低的错误概率恢复出数字信息。在数字通信系统中，实现帧同步的方法通常有两种：起止式同步法和集中式插入同步法。起止式同步比较简单，一般是在数据码元的开始和结束位置加入特定的起始和停止脉冲来表示数据帧的开始和结束。另外在计算机RS232串口通信中通常也使用类似方法。而在集中式插入同步法中，要求插入的同步码在接收端进行同步识别时出现伪同步的概率尽可能小，并且要求该码组具有尖锐的自相关函数以便于识别。同时接收机端的同步码识别器要尽量简单。目前用得比较广泛的是性能良好的巴克(Barker)码2。1 巴克码简介1.1巴克码简介巴克码主要用于通信系统中的帧同步，其特点是具有尖锐的自相关函数，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。一个n位的巴克码组为 ， ：， ，. ，其中 的取值是+1或一1，其局部自相关函数为：目前已发现的所有巴克码组如表1：表1 已发现的巴克码组其中，“+”表示取值为高电平1，“一”表示取值为低电平0。依要求及上面的巴克码组可知，8位的巴克码发生器应在输入时钟信号作用下依次产生“01110010”的码元序列。1.2 系统设计框图巴克码发生器巴克玛发生器设计原理如图1.2所示。图1.1 巴克码发生器设计原理图2 Quarters 设计软件介绍Quarters 是Altera公司推出的新一代开发软件，适合于大规模逻辑电路设计，是Altera公司的第4代可编程逻辑器件集成开发环境，提供了从设计输入到器件编程的全部功能，与Max+plus 相比，Quarters 设计软件增加了网络编辑功能，提升了调试能力，解决了潜在的设计延迟，同时其强大的设计能力和直观易用的接口，受到数字系统设计者的普遍欢迎。Quarters 开发系统具有以下主要特点：Quarters 可以产生并识别EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog HDL网表文件，为第三方EDA工具提供了方便的接口。Quarters 支持一个工作组环境下的设计要求，包括支持基于Internet的协作设计，与Cadence,ExemplarLogic,MentorGraphics,Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相兼容。Quarters 作为一种设计环境，除支持Altera的APEX 20KE，APEX 20KC，APEX，ARM的Excalibur嵌入式处理器方案，Mercury,FLEX10KE和ACEX1K之外，还支持MAX3000A和MAX7000系列乘积项器件。 Quarters 增加了一个新的快速适配编译选项，可缩短50%的编译时间。快速适配功能保留了最佳性能的设置，加快了编译过程，编译速度更快，对设计性能的影响最小3。Quarters 设计软件界面如图4-1所示。图2.1 Quarters 设计软件界面3基于QUARTERS电路设计与实现31 芯片的选择使用Altera公司的QUARTERS系列可编程逻辑器件中的EPM7128SLC8410，这种可编程逻辑器件是由简单的PAL、GAL器件发展而来，只是结构更复杂，功能更强大而已。从最初的电路设计思想到QUARTERS的波形仿真，再到QUARTERS芯片编程结束要经过的一般开发流程如图5所示：图3.1 开发流程图32 硬件描述语言输入先启动QUARTERS主界面。用户通常用以下几种方式描述自己的设计思想：原理图输入、硬件描述语言输入(VHDL)、波形设计输入、层次设计输入和底层设计输入。采用VHDL程序设计。巴克码发生器4library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity bakema is port(clk,en,reset:in std_logic; dout:out std_logic);end entity ;architecture behave of bakema is signal count8:integer range 0 to 7;begin process(clk,reset) begin if reset=1 then count8=0; elsif clkevent and clk=1 then if en=1 then if count87 then count8=count8+1; else count8doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout=0; end case;end process;end behave;3.3 编译与仿真3.3.1Quarters 编译(1)在主选单中选择ProcessingStart Compilation选项对所设置的项目进行编译，过程如图3.2所示。(2)阅读编译报告。如图3.3所示。图3.2 编译过程图3.3 编译报告3.3.2、Quarters 仿真(1)建立仿真波形文件。在主选单中选择FileNew选项或单击工具栏上的图标，在弹出的New对话框中选择Other File选项中的Vector Waveform File，如图4-9所示。(2)调入相关端口。在Name空白处双击，出现如图3.4所示，按Node Finder后，点List，出现如图3.5所示，将所需的端口调入，点OK后回到如土3.4所示，再点OK即可。(3)设置相关参数。在主选单中选择EditEnd Time选项设置好参数，如图3.6所示。再根据需要设置Name下的输入参数。然后保存在相关目录下。(4)执行仿真。在主选单中选择ProcessingStart Simulator选项或单击工具栏上的图标对所设置的项目进行仿真，仿真过程如图3.8所示。仿真结束后可对输入和输出波形进行分析，同时将弹出仿真报告来显示有关的仿真信息5。图3.4 建立仿真波形文件图3.5 相关端口图3.6 所需端口调入图3.7设置相关参数图3.8 仿真过程图3.9 仿真结果4结束语大规模可编程逻辑器件QUARTERS与中小规模的标准器件相比，其工作速度快，集成度高，功耗低，适应性强。因此QUARTERS技术已经越来越受到广大电子设计人员的普遍欢迎，已经成为设计和实现数字系统的