【正文】 碼照常輸出。插39。V39。流程圖如圖32所示。如前考慮,插”V”模塊須設(shè)計一個計數(shù)器(count0),用來作為插”V”符號的標(biāo)志。在進(jìn)程(process)中,通過條件控制開關(guān)(case語句)完成插”V”功能。這里使用了一個技巧來實現(xiàn)流程的控制,即在選擇語句(case語句)中嵌套了條件判斷語句(if語句)來控制雙重條件判斷的執(zhí)行結(jié)果。(詳細(xì)程序見附錄)假設(shè)輸入一串代碼,根據(jù)設(shè)計思想,輸入代碼與插入”V”符號之后的關(guān)系如下:代碼 : 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0插V后:01 00 00 00 11 01 00 00 00 11 01 01 00 00 00 11Flag0=0Cnt0=0Cnt0=t0+1Codeoutv=0Cnt0=4 startFlag0=0,t0=1,firstv=0Codein=0Flag0=0 endFirstv=1Cnt0=0Codeoutv=39。39。v39。39。Flag1=0Flag0=0Codeoutv=+1Flag0=1Codeoutv=39。39。+v39。39。Flag1=1Codeoutv=1Flag0=0Codeoutv=39。39。+v39。39。Flag1=0Flag0=0Codeoutv=39。39。v39。39。Flag1=0Flag1=0Firstv=0 N Y Y N Y N Y N N Y Y注： Cnt0為計數(shù)器0的個數(shù)； Flag0表示非零碼的極性； Flag1表示V的極性； Firstv表示第一個V碼； Codein為輸入碼型； Codeoutv為輸出V的碼型；圖32 插39。39。V39。39。流程圖 補B模塊的設(shè)計 插“B”模塊的功能是保證附加“V”符號后的序列不破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”造成的無直流特性，即當(dāng)相鄰“V”符號之間有偶數(shù)個非0符號的時候，把后一小段的第1個“0”變換成一個非破壞符號——“B”符號。補B模塊流程圖如圖33所示： start endFlag2=0Codeoutb=39。39。+B39。39。Codeoutb=codeoutvCodeoutb=codeoutvCodeoutb=codeoutvCodeoutb=39。39。B39。39。 Flag2=1Codeoutb=codeoutvCodeoutb=codeoutvothersCodeoutv=39。39。+139。39。Codeoutv=39。39。+v39。39。Codeoutv=39。39。139。39。Codeoutv=39。39。v39。39。Flag3=1Flag3=0Flag3=0Flag3=0 Y N N Y注：Codeoutv為V的極性；Codeoutb為補B的碼型；Flag2為前一V碼的極性；Flag3為標(biāo)識前一非零碼的極性；圖33 補B模塊流程圖圖中補“B”模塊是這個設(shè)計遇到的第一個難點，因為他涉及到一個由現(xiàn)在事件的狀態(tài)決定過去狀態(tài)的的問題。其中還有如何確定是“1”，還是“V”的問題。處理難點的思路是：首先把碼元（經(jīng)插“V”處理過的）放入一個4位的移位寄存器里，在同步時鐘的作用下，同時進(jìn)行是否補“B”的判決，等到碼元從寄存器里出來的時候，就可以決定是應(yīng)該變換成“B”符號，還是照原碼輸出。因此，在程序的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行元件聲明（ponent declaration）,調(diào)用庫里的D觸發(fā)器來實現(xiàn)延遲作用。為了使程序更清晰，用了幾個元件例化語句（pomemt instantiation），來說明信號的流向。所謂元件例化就是引入一種連接關(guān)系，將預(yù)先設(shè)計好的設(shè)計實體定義為一個元件，然后利用特定的語句將此元件與當(dāng)前的設(shè)計實體中的指定端口連接，從而為當(dāng)前設(shè)計實體引入一個新的低一級的設(shè)計層次。在這里，當(dāng)前設(shè)計實體相當(dāng)于一個較大的電路系統(tǒng)，所定義的例化元件相當(dāng)于一個要插在這個電路系統(tǒng)板上的芯片，而當(dāng)前設(shè)計實體中指定的端口則相當(dāng)于這塊電路板上準(zhǔn)備接收此芯片的一個插座。元件例化是使VHDL設(shè)計實體構(gòu)成自上而下層次設(shè)計的一種重要途徑。要進(jìn)行補“B”判決，首先要知道哪一個是“V”，從前面的程序中我們了解到，“V”已經(jīng)用“11”代替，“1”用“01”代替，從這里就表現(xiàn)出采用雙相碼的優(yōu)點，它輕易地解決了“V”和“1”的差別。根據(jù)這個設(shè)計思想，輸入代碼與插“V”及補“B”后的代碼的關(guān)系如下：代 碼 ：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1插V后: 01 00 00 00 11 01 00 00 00 11 01 01 00 00 00 11 01 01 補B后：01 00 00 00 11 01 00 00 00 11 01 01 10 00 00 11 01 01 單/雙極性變換的實現(xiàn)根據(jù)HDB3的編碼規(guī)則，我們可以知道，“V”的極性是正負(fù)交替的，余下的“1”和“B”看成一體且是正負(fù)交替的，同時滿足“V”的極性與前面的非零碼極性一致。由此我們可以將其分別進(jìn)行極性變換來實現(xiàn)。從前面的程序知道，“V”、“B”、“1”已經(jīng)分別用雙相碼“11”、“10”、“01”標(biāo)識，“0”用“00”標(biāo)識，所以通過以下的程序可以很容易實現(xiàn)。如下圖為實現(xiàn)極性變換功能的流程圖。根據(jù)編碼規(guī)則，“B”符號的極性與前一非零符號相反，“V”極性符號與前一非零符號一致。因此將“V”單獨拿出來進(jìn)行極性變換（由前面已知“V”已經(jīng)由“11”標(biāo)識，所以很好與其他的代碼區(qū)別），余下的“1”和“B”看成一體進(jìn)行正負(fù)交替，這樣就完成了HDB3的編碼。這個部分遇到的難點在于：在QUARTUS Ⅱ軟件仿真過程中，它無法識別“1”，在它的波形仿真中只有“1”和“0”。因此在這里采用了雙相碼來分別表示“1”、“+1”、“0”。要得到所需的結(jié)果，僅僅在最后加一個硬件（如四選一數(shù)字開關(guān)CC4052）就可以將程序中所定義的“00”、“10”、“01”分別轉(zhuǎn)換成0、+1，從而達(dá)到設(shè)計所需結(jié)果。由上述的程序下載到FPGA或CPLD中，其輸出結(jié)果并不是“+1”、“1”、“0”的多電平變化波形，而是單極性雙電平信號，事實上，程序輸出的是給單/雙變換器的硬件電路地址信號。 利用一個四選一的數(shù)據(jù)選擇器CC4052，二維數(shù)組作為CC4052的選擇地址，在輸出端OUT可以得到符合規(guī)則的“+1”、“1”、“0”變化波形。單/雙極性變換控制流程圖如圖34所示： Start Codeoutb=”01”＆”10”Codeoutb=”11”Codeoutb=”00”Flag1b=0Flag1b=1Codeout=”00”Flag1b=0Flag1b=1Codeout=”01”Codeout=”10”Codeout=”01”Codeout=”10”Flag1b=flag1bFlag1b=1Flag1b=0 End注：Codeoutb為輸出的碼型；“10”：標(biāo)識為+1；“01”：標(biāo)識為1； flag1b：記“+V”或“V”之間的奇偶數(shù) 圖34 單/雙極性變換控制流程圖 HDB3編碼器的頂層設(shè)計為了使整個系統(tǒng)看起來簡潔明了，本次設(shè)計采用頂層文件的方法，將各個模塊建立成元器件，然后在頂層文件中調(diào)用。在編碼前，首先通過編程產(chǎn)生一個序列發(fā)生器，通過它產(chǎn)生一段序列碼，由于過程中會產(chǎn)生毛刺，因此在設(shè)計中加入了一個D觸發(fā)器以消除毛刺現(xiàn)象，隨后將產(chǎn)生的序列通過編碼器，由于編碼設(shè)計的結(jié)果是不歸零的，所以本次設(shè)計在編碼后的基礎(chǔ)上加上了一個歸零模塊，使得出來的結(jié)果有一個歸零的效果，圖35為編碼的頂層文件圖：圖35 編碼頂層文件圖 HDB3編碼器的時序仿真對編碼頂層文件進(jìn)行時序仿真，得到仿真圖如圖36所示。圖中clk1為編碼器時鐘，clk2為歸零模塊時鐘，其中T1=2*T2,從而達(dá)到歸零效果。Dataout為編碼輸出，其中dataout1為高位，dataout0為低位。Dataout3為序列產(chǎn)生的原始碼元，GL1對應(yīng)于歸零后的dataout1，GL2對應(yīng)于歸零后的dataout0。從仿真圖中可以看到，序列產(chǎn)生的碼元為100001000011000011000010，編碼后的序列為200021000121200212100120，其中2為10即+