基于VHDL语言的HDB3码的编码和译码.doc

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摘要

伴随着集成电路技术的发展，电子设计自动化（EDA）逐渐成为重要的设计手段，已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。

EDA的一个重要特征就是使用硬件描述语言（VHDL）来完成设计文件。

诞生于1982年的VHDL语言是经IEEE确认的标准硬件描述语言，在电子设计领域受到了广泛的接受。

数字基带信号的要求主要有两点，第一是对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；第二则是对所选的码型的波形的要求，期望波形适宜于在信道中传输。

HDB3编码是数字基带信号传输中常用的传输码型，因其具有无直流成分，低频成分少和连零位数目最多不超过三个等明显的优点，对时钟信号的恢复十分有利而成为普遍使用的基带传输码之一。

本设计是在QuartusII开发环境下采用VHDL语言的，设计HDB3编码器和译码器。

根据编码规则将译码器分为三个部分：

插V模块、插B模块、单极性变双极性模块。

根据译码规则，译码器只包含一个模块。

最后，对每个模块进行仿真，实现相应功能后再进行整体仿真。

关键词HDB3VHDL编码译码

I

Abstract

TheElectronicDesignAutomation（EDA）technologyhasbecomeanimportantdesignmethodofanaloganddigitalcircuitsystemgrowing.OneimportantcharacteristicoftheEDAAsistheintegratedcircuitoneofthestandarddescriptionlanguagesvalidatedbyIEEE，whichwasfirstlyintroducedin1982.Anditwaswidelyusedbyelectronicdesignernow.

Therequirementsofdigitalbasebandsignalsaretwopoints,Thefirstistherequirementofvariouscode,expectedthepreparationoftheoriginalinformationsymbolsusedtopatterninaformsuitablefortransmission;Thesecondistherequirementsofthepatternoftheselectedwaveform,expectedwaveformsuitablefortransmissioninthechannel.TheHDB3codingschemeiscommonlyusedindigitalbasebandtransmission.TheHDB3code，whichhasfeaturesofzeroDCbiasviaalternatingpositive-negativevoltagelevelbitbybitandnomorethanthreecontinuous-zerobits，deducesthepowerdissipationandmakesthereceivingdeviceeasytorecovertheclockinthetransmittedcodestream.somymajorcontentofgraduateddesignisdesigningbasedontheHDB3volume/decoderofVHDLlanguage，therequirementthatitwillreachisthebasicskillthatcanrealizeHDB3volume/decoderfunctioninsoftwarecan，andcancoordinateentiredesign，makesureitreachtherequirementthatanticipated.ThisdesigninQuartusIIdevelopmentenvironmentusesVHDLlanguagetodesignHDB3encoderanddecoder.Accordingtotheencodingrules,therearethreepartsindecoder:

insertthemoduleV,insertthemoduleB,theunipolarvariablebipolarmodule..Accordingtothedecodingrules,decodercontainsonlyonemodule.Finally,thesimulationofeachmodule,itachievethecorrespondingfunctionandthenachievethewholesimulation.

KeywordsVHDLHDB3EncodingDecoding

38

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1研究目的和意义 1

1.2基带传输码型简介 2

1.2.1AMI码 2

1.2.2数字双相码 2

1.2.3NRZ码 3

1.3VHDL语言简介 3

1.3.1VHDL定义 3

1.3.2功能和特征 4

1.3.3应用优点 4

1.4QuartusⅡ简介 4

1.4.1QuartusII的产生与发展 4

1.5本设计的研究内容 6

第2章HDB3码的编/译码的规则 7

2.1HDB3码简介 7

2.1.1HDB3码定义 7

2.1.2HDB3码特点 7

2.2HDB3码编解码器的国内外发展情况 8

2.3HDB3码的应用 9

2.3.1HDB3码测井电缆遥传系统中的应用 9

2.3.2HDB3码高速长距离通信 9

2.3.3HDB3码在基带数据传输中的应用 10

2.4HDB3码的编码规则 10

2.5HDB3码的译码规则 10

2.6本章小结 11

第3章HDB3码编码器的建模与实现 12

3.1插V模块的建模与实现 12

3.1.1设计思路 12

3.1.2程序设计 13

3.1.3仿真结果 14

3.2插B模块的建模与实现 15

3.2.1设计思路 16

3.2.2程序设计 17

3.2.3仿真结果 19

3.3单极性变双极性的建模与实现 20

3.3.1设计思路 20

3.3.2程序设计 21

3.3.3仿真波形 22

3.4编码器的仿真 23

3.5本章小结 24

第4章HDB3译码器设计 26

4.1设计思路 26

4.2程序设计 27

4.3译码器的仿真 27

4.4本章小结 28

结论 30

致谢 31

参考文献 32

附录1 33

附录2 37

CONTENTS

Abstract（Chinese） I

Abstract II

Chapter1Introduction 1

1.1ThePurposeAndSignificanceOfTheResearch 1

1.2TheIntroductionOfBasebandAndTransmissionCode 2

1.2.1AMICode 2

1.2.2DigitalPhaseCode 2

1.2.3NRZCode 3

1.3VHDLIntroduction 3

1.3.1VHDLdefined 3

1.3.2Functionsandfeatures 4

1.3.3ApplicationAdvantages 4

1.4QUARTUSⅡIntroduction 4

1.4.1ProductionAndDevelopmentOfQuartus 4

1.5TheContentOfTheDesign 6

Chapter2TheRulesOfHDB3CodeEncoding/Decoding 7

2.1IntroductionOfTheHDB3Code 7

2.1.1HDB3CodeDefinition 7

2.1.2HDB3CodeFeatures 7

2.2HDB3CodeCodecDevelopmentAthomeAndAbroad 8

2.3ApplicationsOfTheHDB3Code 9

2.3.1ApplicationsofHDB3CodeLoggingCableTelemetrySystem 9

2.3.2HDB3CodeHigh-speedLongDistanceCommunications 9

2.3.3ApplicationsOfHDB3CodeInTheBase-bandTransmission 10

2.4EncodingRulesOfHDB3Code 10

2.5DecodingRulesOfHdb3Code 10

2.6ChapterSummary 11

Chapter3ThemodelingAndImplementationOfHDB3Encoder 12

3.1InsertedModelingAndImplementationOftheModuleV 12

3.1.1TheDesignIdeas 12

3.1.2TheProgramming 13

3.1.3TheSimulationResults 14

3.2InsertedModelingAndImplementationOfTheModuleB 15

3.2.1DesignIdeas 16

3.2.2Programming 17

3.2.3SimulationResults 19

3.3IntoaBipolarUnipolarModelingAndImplementation 20

3.3.1TheDesignIdeas 20

3.3.2TheProgramming 21

3.3.3TheSimulationResults 22

3.4EncoderSimulation 23

3.5ChapterSummary 24

Chapter4ThedesignofHDB3Decoder 26

4.1TheDesignConcept 26

4.2TheProgramming 27

4.3DecoderSimulation 27

4.4ChapterSummary 28

Conclusions 30

Acknowledgements 31

References 32

Appendix1 33

Appendix2 37

第1章绪论

数字通信的主要特点：

抗干扰能力强，尤其是数字信号通过中继再生后可消除噪声积累；数字