基于FPGA的曼彻斯特编码器的设计毕业论文.doc

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1、基于FPGA的曼彻斯特编码器的设计毕业论文目录1绪论1.1选题的依据和意义11.2项目研究内容和任务11.3论文内容及结构22FPGA原理及开发工具2.1FPGA原理32.2QuartusⅡ及开发语言43曼彻斯特编码原理3.11553B数据总线83.2曼彻斯特编码原理104系统总体设计4.1系统设计要求114.2系统设计思路114.3系统设计框图125系统模块设计5.1并串转换器的设计135.2曼彻斯特编码器设计146系统仿真及结果分析6.1并串转换器仿真及结果分析196.2曼彻斯特编码器仿真及结果分析266.3系统总体仿真及结果分析297结

2、论及展望34参考文献35致谢36附录A37附录B41南昌航空大学科技学院2011届学士学位论文基于FPGA的曼彻斯特编码器的设计1绪论1.1选题的依据和意义航空航天产业是国家综合国力的集中体现和重要标志，是国家先进制造业的重要组成部分，是国家科技创新体系的一支重要力量。促进航空航天产业快速发展。在飞机制造中，航空电子系统是其中重要的组成部分，而航空电子系统中数据总线是关键技术之一。MIL-STD-1553B是目前广泛适用于航空电子领域的协议标准，它具有传输稳定、抗干扰、负荷轻、速率高等优点。其主要被欧美军方用于军事系统，在战斗机、航天设备、驱

3、逐舰等军用设施上得到了非常多的运用和实践。为了适应现代军事斗争的需要，近年来，我国在新型战斗机、驱逐舰的研制中已开始采用1553B标准。但是，由于该标准的核心技术为欧美公司所垄断。因此，自主研发基于MIL-STD-1553B总线标准的协议芯片及产品具有重要的战略意义。目前，此类器件在国内还较少出现，对于整个1553B体系架构的把握尚未形成，我们急需改变这种不利情况。自主研发1553B相关产品首先必须解决曼彻斯特码的编码、解码。本文的主要工作就是研究1553B曼彻斯特码编码器的设计及实现。曼彻斯特码编码器是1553B总线接口中最为重要的器件之一

4、，它直接关系到总线数据能否严格按照MIL-SID-1553B标准协议来进行传输，是其三种类型字传递的门户端口器件。本课题设计就是基于FPGA的曼彻斯特编码器的设计。1.2项目研究内容和任务本项目主要研究MIL-STD-1553B上的曼彻斯特码编码器的软件设计和实现。技术上采用FPGA作为硬件平台，为了使FPGA器件能顺利完成曼码的编码任务，它应该包括这样几个部分：1.并串转换器的设计并串转换器的主要工作是将16位由前端输入的并行数据转换为曼彻斯特能够编码的串行数据。它主要由时钟信号、转换使能信号控制。2.曼彻斯特编码器的设计在每个周期的开头加

5、同步字头，数据输入时间持续16个周期，期间对数据进行编码。若输入的数据信元为“1”，编码就通过输出一个下降沿来表示，当输入数据为“0”41南昌航空大学科技学院2011届学士学位论文时，编码则输出一个上升沿。数据位输入结束后，编码器将对输入的数据信元进行奇偶校检，如果在输入的数据信元中“1”的个数为奇数，编码器输出一个上升沿，反之若数据信元中“1”的个数为偶数则输出一个下降沿。3.软件设计的仿真QuartusⅡ借助EDA工具中的编译器、综合器、适配器、时序仿真器和编程器等工具进行相应的处理，才能使已完成的设计在FPGA上进行硬件实现并得到测试结

6、果。EDA工具有多种途径完成目标系统的输入，如HDL文本输入方式、原理图输入方式、状态图输入方式以及混合输入方式等。相对而言，HDL文本输入方式是最基本也是最直接的输入方式。将通过实例具体介绍基于QuartusII的VHDL文本输入流程，包括设计的输入、综合、适配、仿真测试和编程下载等。1.3论文内容及结构第二章介绍了FPGA的有关原理，及它的设计流程，vhdl语言的概述等；第三章介绍了曼彻斯特编码的有关知识，尤其介绍了1553B数据总线；第四章对本文框架进行了讲述，有设计思路的比较和设计框图；第五章介绍了主要的两大模块：串并转换模块和曼彻斯

7、特编码模块；第六章对该系统功能进行了仿真验证；第七章是对本次设计的小结和展望。41南昌航空大学科技学院2011届学士学位论文2FPGA原理及开发工具2.1FPGA原理FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。PIIOB图2.1FPGA的基本结构目前以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设

8、计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XO