基于FPGA的差错控制编码的设计与实现文献综述

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1、文献综述基于FPGA的差错控制编码的设计与实现一、前言由于电子设计技术领域的不断发展,可编程逻辑器件FPGA应运而生，其广泛应用为数字系统的设计带来极大的灵活性。随着现代信息技术的不断发展,高速信息传输和高可靠性传输成为信息传输的两个主要方面。其中可靠性尤为重要。由于信道状态的恶劣,信号不可避免的会受到干扰而出错。为实现可靠性通信,可以通过两种途径:一种是增加发送信号的功率,提高信号噪声比;另一种是采用编码的方式对信道差错进行控制。前者常常受各种条件——如衰落、噪声和干扰等的限制,不是所有情况都能采用。而建立在香农

2、基础上的编码理论可以解决这个问题[1]。由于差错控制编码技术的蓬勃发展,作为信道传输过程抗干扰的有效手段,其中较为成熟的编码方法如汉明码[1-2]，被广泛应用于计算机、电子通信、控制等各个领域[3]。结合可编程逻辑器[4]件灵活的器件集成能力,使得差错控制编码技术能够更加快速的得到实现，其应用前景具有广阔的未来。二、主题1、EDA技术发展与应用随着大规模集成电路技术的发展和电子产品市场运作节奏的进一步加快，涉及诸如计算机应用、通信、智能仪表、医用设备、军事、民用电器等领域的现代电子设计技术已迈入一个全新的阶段，ED

3、A技术已成为当今电子设计领域的主流。EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计[5]。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成[5]。620世纪90年代以来，微电子技术以惊人的速度发展，其工艺水平达到了深亚微米级，在一个芯片上可集成数百万乃

4、至上千万只晶体管，工作速度可达到GHz，这为制造出规模更大，速度更快和信息容量更大的芯片系统提供了条件，但同时也对EDA系统提出了更高的要求，并促进了EDA技术的发展。此阶段主要出现了以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术，不仅极大地提高了系统的设计效率，而且使设计人员摆脱了大量的辅助性及基础性工作，将精力集中于创造性的方案与概念的构思上，这个阶段EDA技术的主要特征为[6]：（1）高层综合（HLS，HighLevelSynthesis）的理论与方法取得较大进展，将EDA设计层次提高到系统级（又

5、称行为级），并划分为逻辑综合和测试综合。（2）采用硬件描述语言HDL来描述10万门以上的设计，并形成了VHDL和VerilogHDL两种标准硬件描述语言[6]。它们均支持不同层次的描述，使得复杂IC的描述规范化，便于传递、交流、保存于修改，也便于重复使用。它们多应用于FPGA/CPLD/EPLD[7-8]的设计中。（3）可测性综合设计。随着ASIC的规模与复杂性的增加，测试难度与费用急剧上升，由此产生了将可测性电路结构制造在ASIC芯片上的想法，于是开发了扫描插入、BLST（内建自测试）、边界扫描等可测性设计（DF

6、T）工具，并已集成到EDA系统中。（4）建立并行设计工程CE（ConcurrentEngineering）框架结构的集成化设计环境，以适应当今ASIC的如下一些特点：数字与模拟电路并存，硬件与软件设计并存，产品上市速度要快。在这种集成化设计环境中，使用统一的数据管理系统与完善的通讯管理系统，由若干相关的设计小组共享数据库和知识库，并行地进行设计，而且在在各种平台之间可以平滑过渡。随着百万门规模的复杂的可编程逻辑器件（CPLD）的推出及大规模的芯片组和高速、高密度印刷电路板的应用，EDA技术在仿真、时序分析、集成电路

7、自动测试、高速印刷电路板设计及操作平台的扩展等方面都面临着新的问题，这些问题实际上也是新一代EDA技术的未来发展趋势[8-9]。现代电子产品面临高功能、设计周期短、上市快的要求，其复杂度日益加深，一个电子系统可能由数万个中小规模的集成电路构成，这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题，解决这一问题的有效方法就是来用可编程逻辑器件（PLD）进行设计。可编程逻辑器件，尤其是CPLD/FPGA器件[4-7-8]，具有集成度高、运行速度快、可靠性强、设计方式灵活、快速等特点，现已成为现代高层次电子设计方法的实现载体。本课题

8、研究了EDA技术发展对电路设计方法的影响，深入探讨了用VHDL语言和可编程逻辑器件FPGA开发的基本方法，为开发专用集成电路提供了基本的设计步骤。作为应用对象，进一步开发差错控制编码技术[9-10-11]。开发这一系统的目的并不是为了实际的应用或应用到市场中去，只是通过一个简单系统的整体设计完成过程，深入体会FPGA技术优势性，了解这些编码的特性及其应用，使