2011瑞萨杯全国大学生电子设计竞赛E题结题报告

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1、2011年全国大学生电子设计竞赛简易数字信号传输性能分析仪（E题）【本科组】2011年9月3日20摘要本题设计一个简易数字信号传输性能分析仪，CycloneIIIFPGA芯片为核心，外设必要的辅助电路（包括信号调制，采样保持，D/A转换和IO模块等）。基于CycloneIII系列FPGA嵌入高性能的嵌入式IP核(Nios)处理器软核，代替传统DSP芯片或高性能单片机。FPGA能够轻松实现高频数字信号和伪随机信号的产生和准确的信号分析处理。由FPGA内部50MHz时钟通过PLL锁相环电路分频得到10kbps-100kbps数据率10kbps为步进

2、的数字信号和数据率10Mbps的2n系列伪随机信号。采用VHDL语言编程，可以清晰描述逻辑设计的结构，波形激励和VHDL原码调试器使得系统调试更为灵活快速。关键词：FPGAPLL锁相环IP核VHDL语言Abstract:Theproblemtodesignasimpledigitalsignaltransmissionperformanceanalyzer,toXilinx,Inc.CycloneIIIFPGAchipasthecore,peripheralsnecessaryauxiliarycircuit(includingsignalmo

3、dulation,sampleandhold,D/AconverterandIOmodules,etc.).AlteraCycloneIIIFPGAfamilybasedonanembeddedhigh-performanceembeddedIPcore(Nios)softcoreprocessor,insteadofthetraditionalhigh-performancemicrocontrollerorDSPchip.FPGAcaneasilyachievehigh-frequencydigitalsignalandthepseudo-

4、randomsignalgenerationandaccuratesignalanalysisandprocessing.50MHzclockfromtheFPGAinternalPLLthroughthePLLcircuitbydividing10kbps-100kbpsdatarateinstepsof10kbpsdatarateof10Mbpsdigitalsignalandthepseudo-randomsignal2nseries.UsingVHDLlanguageprogramming,youcanclearlydescribeth

5、elogicaldesignofthestructure,incentivesandthewaveformoftheoriginalVHDLcodedebuggermakesthesystemmoreflexibleandrapidcommissioning.Keywords:FPGAPLLphase-lockedloopIPcoreVHDLlanguage20目录1.总体方案选择与论证...............................................................................4

6、1.1方案一论证………………………………………………………..41.2方案二论证………………………………………………………..42.理论分析与计算………………………………………………………...52.1低通滤波器的分析设计…………………………………………..52.2加法器和衰减器的分析设计……………………………………..62.3伪随机m序列数字信号的产生………………………………….72.4信号源发生器设计………………………………………………..82.5同步信号的提取设计……………………………………………..82.6眼图的显示方法分析………………

7、……………………………..93.硬件电路设计…………………………………………………………...103.1FPGA最小系统板………………………………………………...103.2低通滤波器电路…………………………………………………..103.3信号调理电路……………………………………………………..113.4DAC电路设计………………………………………………….....113.5ADC电路设计………………………………………………….…113.6显示和按键电路………………………………………………..…113.7低通滤波器无线选调电路的设计………………

8、………….…….113.8直流稳压电源设计……………………………………….……….114.软件设计…………………………………………………...…………