基于FPGA的FSK信号发生器的设计

PAGEPAGEIII摘要本文主介绍了基于FPGA的FSK信号发生器的设计方法,即EDA技术开发平台QuartusII上设计了一种FSK信号信号发生器,利用m序列的随机性和确定性来产生输入基带信号,用分频器把时钟信号分频成两个不同频率的信号，并在QuartusII环境下进行了仿真实验，得到了对应的仿真波形。本设计采用的是Lattice公司的FPGA芯片，它有效地缩小了系统的体积，降低了成本，且电路简洁，增加了系统的可靠性。由于所用的器件在信号处理过程中有一定的延迟，所以不可避免的出现信号失真。这在实际应用中也是不可避免的。采用更好的调制解调方法和改进器件的信号处理速度可以使信号延迟得到改善。【关键词】频移键控可编程逻辑阵列信号发生器超高速集成电路硬件描述语言

AbstractThemethodofintegratedcircuitsoffixedfunctionwithlineshadbeenadopted,buttherearemanyintegratedunits,cmplicatedlines,largevolumeinthissystem,whichmakeserrorseasily.Toresolvetheproblem,IdesignandachieveanewFSKmodembasedonEDAtechnologydevelopmentplatformsofQuartusII,andusepseu-do-randomsequencetogeneratetheimportationofbase-bandsignal,withcrossoverfrequencyoftheclocksignalintotwodifferentfrequencysignals.ProvideddetailsontheFPGA-basedFSKsignalgeneratordesignandsimulationresultswithVHDLsourcecodeprovidedintheQuartusIIenvironment.Becausethosedevicesusedinthesystemalwaysdelayduringthesignalprocessingprocess,itisinevitablethatthesignalwouldbedistortion.Itisalsoinevitableinthepracticalapplication.Inordertoimprovethesystem,usingbettermodulationmethodsandimprovingthesignalprocessingspeedofthedevicesarehelpful.【Keywords】FSKFPGASignalgeneratorVHDL目录20954第一章绪论 128509第一节课题的研究背景及意义 120281第二节FSK应用现状 231848一、蓝牙(Bluetooth)通信设备 227847二、医学植入微电子器件 322873三、低速信号发生器 310819五、便携式消费电子 417558第三节本文主要工作 47064第二章FSK调制解调的基本原理 532016第一节FSK调制概述 523517一、FSK简介 520932二、FSK信号的时域表达 59559第二节FSK调制基本原理 61590一、直接调频法 77809二、频率键控法 731701第三节FSK的调制系统结构图 811371第三章开发工具概述 920328第一节性能结构 923784第二节基于EDA工具的FPGA设计流程 1221234一、EDA技术 1220329二、基于EDA的FPGA开发流程 1320402第三节QuartusII简述 1431098第四章基于VHDL的FSK调制系统设计方案 176443第一节FSK调制总体思路 1719501第二节分频器原理 17340第三节M系列产生基带信号原理 1910760第五章基于FPGA的FSK调制系统设计实现 2032609第一节FSK调制系统设计步骤 2022826一、建立工作库目录文件夹 209670二、新建一个VHDLFile文件 2115293三、建立工程项目 2210595四、程序编译 2310494五、新建原理图文件 242809第二节基于VHDL语言FSK信号发生器仿真 2521330一、建立仿真测试波形文件 2515703二、添加仿真信号输入输出端口 2619529三、设置仿真时间区域 2813792四、设计信号波形 2832130五、FSK调制VHDL程序仿真 29604六、FSK调制电路图 3026048结论 325679致谢 339150参考文献 3421101附录 3525725一、程序清单 35PAGE11绪论第一节课题的研究背景及意义随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。而这些系统都使用到了数字调制技术。而且从电子时代初期开始，随着技术的不断发展，本地通讯与全球通讯的之间壁垒被打破，从而导致我们世界变得越来越小，人们分享知识和信息也更加容易。贝尔和马可尼可谓通讯事业的鼻祖，他们所完成的开拓性工作不仅为现代信息时代奠定了基础，而且为未来电讯发展铺平了道路。而且，通信事业正蓬勃发展，有广阔的情景。可见，通信已与我们的生活密不可分。通信传输的方式有多种多样。传统的本地通讯借助于电线传输，因为这既省钱又可保证信息可靠传送。而长途通讯则需要通过无线电波传送信息。无线电通信在现代通信中占有及其重要的地位，被广泛应用于商业、气象、运输、民用等领域。例如,蓝牙技术,它可在世界上的任何地方实现短距离的无线语音和数据通信[2]。无线电以电磁波的形式在空间中传播的，为了延长传输距离，减少噪声干扰，提高信道利用率以及保护信号接受质量，发射信号采用不同的调制体制并在不同的信道上传送。这就不仅在系统硬件设备方面有所浪费，而且从传送信息的准确性考虑，由于气象条件、高大建筑物以及其他各种各样的电磁干扰，往往所采取的措施并不能保证了信息传送的确定性。随着现代科学技术的发展,目前使用的最为广泛的是电通信方式,即电信号携带所需要传递的消息,然后经过电信道进行,达到通信的目的。之所以使用电通信方式是因为这种方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现迅速而有准确的传递。因此，如今所说的“通信”这一术本文主要工作1.了解了FSK信号的基本概念后，利用QuartusII软件中的VHDL语言对FSK频移键控系统就行调制、解调的程序设计。2.程序设计运行成功后，在利用VHDL语言对FSK频移键控系统进行调制、解调的波形仿真。3.最后通过VHDL语言制作出FSK频移键控系统调制、解调的电路图。

FSK调制解调的基本原理第一节FSK调制概述一、FSK简介信息的传输是通信领域不可缺少的研究内容，由于频率资源的有限性,限制了我们无法用开路信道传输信息；其次，通信的最终目的是远距离传递信息。由于传输失真、传输损耗以及无法保证带内特性的原因,基带信号是无法在无线信道或光纤信道上进行长距离传输的。为了在信道中进行长途传输,必须对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处就是所谓的调制。数字频移键控（FSK）是一种对正弦波载波进行数字非线性调制解调技术。它是继ASK之后出现较早的一种调制解调技术方式，由于它抗噪声、抗衰落性能较好，设备不算复杂，实现容易，所以在很多场合获得应用。二进制频移键控是用两个不同频率的载波来代表数字信号的两种电平。接受端受到不同的载波信号再进行逆变换成为数字信号，完成信息传输过程。由于数字信号只有“0”和“1”两种状态,所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关电键控制载波的过程。二、FSK信号的时域表达2FSK信号的典型事件波形如下图所示：111 110002FSK信号图2.1图2F图SK时域时间波形图2.12FSK信号的典型事件波形第二节FSK调制基本原理通常2FSK信号可以由两种电路实现。直接调频法和频率键控法，下面具体介绍两种方法的基本原理。一、直接调频法用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其输出两个不同频率的码元。一般采用的控制方法是：当基带信号为正时（相当于“1”码），改变振荡器谐振回路的参数（电容或者电感数值），使振荡器的振荡频率提高（设为f1）；当基带信号为负时（相当于“0”码），改变振荡器谐振回路的参数（电容或者电感数值），使振荡器的振荡频率降低（设为f2）；从而实现了调频。这种方法产生的调频信号是相位连续的，虽然实现方法简单，但频率稳定度不高，同时频率转换速度不能做得太快，但是其优点是由调频器所产生的FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，直接调频法的示意图如图2.2所示。图2.2直接调频法原理框图频率键控法频率键控法也称频率选择法。它有两个独立的振荡器，数字基带信号控制转换开关，选择不同频率的高频振荡信号实现FSK调制，频率键控法的示意图如图2.3所示。五、FSK调制VHDL程序仿真所有设置完成后，即可启动仿真器Processing︱StartSimulation直到出现Simulationwassuccessful，仿真结束。编译结果如图5.16所示，仿真波形输出文件fskcodecSimulationReport将自动弹出如图5.17所示。图5.16编译结果图5.17FSK调制VHDL程序仿真波形图FSK调制电路图QuartusII可实现硬件描述语言或网表文件（VHDL、Verilog、BDF、TDF、EDIF、VQM）对应的RTL电路图的生成。其方法为：选择Tools︱RTLViewer，可以打开FSK工程个层次的RTL电路图，双击图形中有关模块，或选择左侧各项，可了解个层次的电路结构，如图5.18所示。图5.18FSK调制电路图结论本次设计，由于数字调制技术与FPGA的结合，使得通信系统的性能得到了迅速的提高。通过FSK系统调制系统建模，以QuartusII8.0软件为平台，基于VHDL语言，达到了预期的仿真结果。通过本次设计，了解了频移键控数字通信系统的用途及工作原理，熟悉了FSK基于VHDL语言的设计步骤，提高了绘图能力，锻炼了设计实践和语言组织能力，培养了自己独立设计能力。但由于个人的能力有限，设计还存在不足。本次毕业设计是对专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。

致谢毕业设计完成了，在这个过程中我学到了很多东西。首先我要感谢我的导师周围老师，他在我完成论文的过程中，给予了我很大的帮助。在论文开始的初期，我对于论文的结构以及文献选取等方面都有很多问题，经过老师的耐心指导，我找到了查找资料的方法，遇到问题和请教老师，经过几个月的奋斗，顺利完成了设计，在此对周围老师

参考文献[1]樊昌信等.通信原理（第五版）[M].北京：国防工业出版社，2001.[2]刘昌华.数字逻辑EDA设计与实践[M].北京：国防工业出版社，2006.[3]苏青,张红.基于CPLD/FPGA技术的数字频率设计[J].北京：清华大学出2007.[4]黄智伟.FPGA系统设计与实践[M].北京：电子工业出版社，2005.[5]张凤言.大规模逻辑器件与数字系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社,1998.[6]段吉海,黄智伟.基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计[M].北京：电子工业出版社,2004.[7]董在望.通信原理[M].北京：高等教育出版社,2002.[8]王小军.VHDL简明教程[M].北京：清华大学出版社,1997.[9]潘松,黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社.2005.[10]范秋华季鸿雁基于VHDL的M序列[B],现代电子技术(2003)0703202.[11]陈云长等可编程逻辑器件与VHDL语言[M],北京科学出版社.[12]谭会生,张昌凡.EDA技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

附录一、程序清单

中国企业物流运作现状及发展战略探讨摘要：自从2001年中国加入WTO之后，市场竞争就更加激烈。每个企业为了提高自身的竞争力，努力提高物流水平，降低物流成本。本文将中国物流现状与发达的国家和地区的企业物流运作模式进行对比，提出了中国的企业物流发展战略关键词：企业物流现状；运行模式；发展战略一、中国企业物流的运作现状及弊端

物流战略是很多企业总体战略中必须考虑到的一个重要因素。为了在市场中提升自我竞争了，企业不断在降低物流成本和提高物流水平上下功夫。无论是在国内还是国际市场上，都能够最大程度上的降低成本，同时又不减低服务水平，获得竞争优势。企业物流的管理整体上来说还是处于不完善的阶段，大多停留在纸币时代。比较先进的企业已经配备了电脑，但是依旧没有形成系统的体系和网络。EDL、个人电脑、人工智能、专家系统、通信和扫描等先进的信息技术还未在物流运作中广泛地运用。但是物流是一种新型的管理技术，涉及领域宽广。因此物流管理人员要熟悉掌握企业内物流和因此延伸的整条供应链的管理知识，掌握整个工艺流程，精通物流管理技术。而我国现在十分缺乏具备综合物流知识的管理和技术人才，难以满足企业物流现代化的需求。二、中国企业物流的发展战略1990年以来，在国外，物流已经成为了该国一个重要的经济增长点。但是在中国，物流才刚刚起步。企业之间生产经营，市场运行的各个方面展开竞争。具体体现在技术、人才上包括了物流和供应链。在竞争如此激烈的背景之下，企业进入了一个微利时代，产品的成本和利润变得十分透明。而这用竞争还会不断加深，变得更加激烈，三、发展物流为当务之急

社会的经济环境在不断地发展变化之中，这就要求中小企业从战略发展的高度出发去思考物流的发展问题。在大企业实时物流战略的同时，作为灵活的反应者，中小企业在市场中，也积极采取了行动。希望通过积极的物流战略提升自身的竞争力。信息技术的发展前景大好，经济贸易的高速发展，物流业已经显示出了蓬勃的活力和蕴藏的无限商机，物流服务正逐渐成为中国企业之中最为经济合理的综合服务模式。中国进入WTO的时间还不算长，我国的中小企业应该及时把握住这一机会，在物流市场竞争比较不激烈时加入物流领域，迅速地占领一定的市场份额。但是如果中小企业不作为，等时间再长久一些，将会失去发展物流的优势。

四、从战略角度做物流

现下，我国的许多中小企业还未意识到物流战略以及控制物流成本的重要性。中小企业应当认识到物流战略是提升竞争力的重要手段，并且重视自身物流系统地建设，将物流系统的建设上升到战略高度。事实上，企业物流成本是除了原材料成本之外的最大成本项目。在国外发达国家，它们的物流成本一般控制在10％左右。而我国的现状就不太乐观。我国物流成本一般占总成本30％－40％，鲜活产品占60％左右甚至更多。我们应该看到的是系统完善的物流管理可以节省15％－30％物流成本，很大程度上减少库存和运输成本，对于中小企业来说，技术上和产品质量都比不上大企业。但不得不承认的是，中小企业产品价格更加受消费者青睐，市场需求反应更加灵活迅速。一旦中小企业将物流上升到战略高度，利用先进的物流管理模式，就可以大大的节省产品成本，进一步发挥自身的优势。想要在变幻莫测的市场中屹立不倒。谋求更加长远的发展，中小企业就要把物流放到企业经营管理的战略高度上进行思考。除了考虑要怎样解决仓储运输和商品配送这些物流的基本问题，还要思考怎样把采购、生产和销售过程中的物流活动的有机结合。做到以业务流程为基础，使得物流的一体化。最终达到加强企业的在瞬息万变的市场当中的竞争能力。

我国的中小企业只有突破地域限制、行业的局限，放眼于国内外，才能说真正意义上做好了战略制定，最大限度地把握住了机遇，有效规避风险。具体来的说，就是首先着眼于当前的地域市场的开拓，在获得了本地竞争的优势之后，辐射全国，放眼于全球。

五、重视物流系统的全面改造

发展物流并不是一蹴而就的，它需要一步步地前进。因此中小企业要注重制定详细的物流重组的长期实施计划和发展策略。物流重组需要从物流业务流程、组织机构、企业资源管理系统等方面展开，这样一来才有可能慢慢实现企业物流向供应链管理的“横向一体化”。达到降低生产、库存、运输等环节的成本，最终给客户带来更大的效益，给消费者带去更大的实惠。与此同时，企业的经营者应该打破传统的观念，不再只是局限于投入产出管理问题，如流程再造、压缩成本、加强培训以及有限资源的合理配置问题。企业的经营者应当认识到物流是企业市场营销的基础，从战略高度去思考物流运营成本与市场拓展需要、物流顾客服务的特殊要求之间的动态平衡，做到将物流系统与营销战略有机结合。现代化的物流在国际上又被称为一体化物流、供应链管理、销售链管理等等。不同于传统的物流，现代物流包括了运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理、回收等功能。对我国的中小企业来说，发展物流必须重视物流系统的全面改造。以物流供应链思想作为指导，注意对物流管理的强化，积极运用有效策略，全新打造物流的运作与管理体系。

六、从服务角度做物流

在国外，广泛认为物流业归属于服务业。但是现代物流在中国还是新兴产业。它的发展也就紧密伴随着企业经营管理理念而在发展。当代企业政府对物流管理的认识也逐渐提高到了企业和地区的战略理论的高度。当代企业经营管理理念的核心正在从产品制造转向产品销售再转向现代营销和客户服务。并且提出了“一切为客户创造价值”的现代经营理念。人们对于物流的认识早已经从企业自身的“功能性活动”上升为“以满足客户需求为目的”、“努力为客户创造价值，尽力增加顾客让渡价值”的“从供应到消费的运动、储存和配送的计划、执行和控制”的管理过程。消费者的需求不仅仅是商品。以企业的经营和发展的角度来看，物流就等同于服务。服务也是物流的物品之一。它是企业所提供的服务，“服务的实质上也是一种商品”，但是这一点却常常被人们所忽视。七、引进专业物流管理咨询公司中小企业自身的专业力量不足，因此要懂得借助相关的管理顾问公司以及相关研究机构来科学规划企业的物流战略、实施战略和管理体系。要去了解先进物流企业的作以及这样运作的原因所在。在这一过程之中，它们的物流服务理念是如何变化的，怎样做到满足客户需求和市场竞争，企业经营战略相衔接。这有这样，我国的中小企业才有可能成功地进入一个新的市场领域，在现有的市场基础上进一步地替身自身的服务水平，拓展市场份额。许多的企业在管理咨询方面下了许多的功夫，用以探索新管理方式和学习物流技术的运用。中小企想要全面提升企业的物流运作以及管理的水平，更加迅速地构建起一个先进的物流系统以及管理平台，就应当充分利用专业管理顾问公司的优势能力。结语：战略性的规划、投资以及技术开发是最近几年促进物流现代化发展的重要因素。企业亟需解决的不仅仅是仓促运输以及商品配送等最为基本的物流问题，最重要是为了解决怎么样才能在在变化莫测的市场竞争之中谋求生存与发展这一问题。因此企业必须做到将物流放在企业经营管理这一战略高度上去考虑怎样将采购、生产和销售则一系列过程与物流相结合。从而形成以业务流程为基础，形成物流一体化，达到增强企业市场竞争力的目的。物流已然是企业市场营销的基础。作业企业的经理，在物流决策方面应当从战略高度去考虑物流运营成本和市场拓展需要、物流顾客服务的特殊要求之间的动态平衡，仔细思考怎样才能把物流系统与营销战略以及企业的总体战略灵活结合。不再像传统上，只注重如何解决流程再造、压缩成本等投入产出的管理问题以及有限资源的合理配置问题。参考文献【1】孟祥茹

-中国企业物流运作现状及发展战略探讨\o"《山东交通学院学报》"《山东交通学院学报》

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2013【2】刘铁钢

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我国第三方物流的发展现状与运作模式探讨\o"《湖南经济管理干部学院学报》"《湖南经济管理干部学院学报》

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2015【3】郑金花，余洪明

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我国企业物流运作现状及发展战略探讨\o"《交通企业管理》"《交通企业管理》

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2010【4】HYPERLINK"/s?wd=authoruri:(f3f9ac2bc28aeb81)%20author:(%E9%82%B5%E6%99%B4)%20%E6%B2%B3%E5%8D%97%01%E7%BB%8F%E8%B4%B8%01%E8%81%8C%E4%B8%9A%01%E5%AD%A6%E9%99%A2%01&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_f_para=sc_hilight=person&sort=s