【正文】 摘 要FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array)的簡稱。它具有可編程邏輯器件現(xiàn)場可編程的靈活性，又有門陳列器件功能強(qiáng)、高集成度和高速度的優(yōu)點(diǎn)，因此已在現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)計中被越來越廣泛的應(yīng)用。VHDL語言具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個層次對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大簡化了硬件設(shè)計任務(wù)，提高了設(shè)計效率和可靠性。論文著重使用VHDL語言對2FSK的調(diào)制與解調(diào)進(jìn)行編程。在系統(tǒng)仿真中，用MAX+PLUSⅡ作為仿真平臺，對2FSK信號進(jìn)行了調(diào)制解調(diào)的仿真。調(diào)制方面用的鍵控法，解調(diào)方面用的相干解調(diào)進(jìn)行解調(diào)。基于FPGA的2FSK調(diào)制與解調(diào)在MAX+PLUS II上實(shí)現(xiàn)，通過VHDL語言的編程，生成調(diào)制解調(diào)所需要的幾個模塊，以實(shí)現(xiàn)整個2FSK的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。本論文共分四章，第一章主要是介紹了FPGA的原理以及它的應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀，另外介紹了VHDL語言的特點(diǎn)；第二章較為詳細(xì)的講述了FSK調(diào)制和解調(diào)的原理，其中包括FSK的多種調(diào)制和解調(diào)，及功率譜密度的特點(diǎn)。第三章開始對2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的各個單元器件進(jìn)行設(shè)計。第四章開頭介紹了MAX+PLUS II這款軟件，接著使用這款軟件實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制解調(diào)算法，其中包括對各個功能模塊的算法編程和時序仿真。本設(shè)計的目的不是為了產(chǎn)生一種優(yōu)于前人算法的算法，而是部分使用前人的算法，在前人算法中加入自己對2FSK調(diào)制解調(diào)算法的理解，從而產(chǎn)生能用于本設(shè)計的非通用算法。關(guān)鍵詞：仿真，2FSK，VHDL，F(xiàn)PGAAbstractFPGA is the abbreviation for Field Programmable Gate has the flexibility of field programmable to the programmable logic devices,also have strong function, high level of integration and the advantages of high speed,these advantages are same with Gate Array ,it has been more and more widely used in the modern munication system design.VHDL language has strong ability of circuit described and modeling, it can model and describe digital system in multiple levels,simplified the hardware design task, to improve the design efficiency and reliability.This paper mainly use the language of VHDL on programming modulation and demodulation of 2FSK. In the system simulation,using MAX+PLUSⅡ,to simulate modulation and demodulation of 2FSK. Modulation use keying method, demodulation use coherent demodulation on 2FSK modulation and demodulation of FPGA realizing on MAX+PLUSⅡ,through the VHDL language programming, producing some blocks of modulation and demodulation,realizing the whole 2FSK modulation and demodulation system.This thesis in chapter 4,The first chapter is mainly introduces he basic principle of FPGA and its application, development situation,also introduces the characteristics of the language of VHDL。the second chapter tells the details of FSK modulation and demodulation basic principle, including various modulation and demodulation method of FSK,and power spectral density third chapter began to design each unit devices of the 2FSK modulation and fourth chapter began to introduce MAX + PLUS II software,using this software to realize the algorithm of 2FSK modulation and demodulation,including programming the algorithm of the function module and timing simulation.The purpose of the design is not to produce an algorithm that better than previous algorithm,but some of the previous algorithm were used,in the previous algorithm to add my 2FSK demodulation of the algorithm,producing a special algorithms that used on this thesis.Key Words : Simulation。 2FSK。 VHDL。 FPGA目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 FPGA介紹 1 VHDL簡介 2 論文的目標(biāo)與內(nèi)容安排 3第二章 FSK調(diào)制解調(diào)方法 5 FSK調(diào)制方法 5 2FSK與MFSK調(diào)制 5 2FSK調(diào)制 8 模擬調(diào)頻 8 鍵控法 9 2FSK解調(diào) 9 相干解調(diào) 9 非相干解調(diào) 10 過零檢測 10第三章 2FSK調(diào)制解調(diào)設(shè)計 12 2FSK調(diào)制器設(shè)計 12 功能模塊設(shè)計 12 波形的降噪 14 2FSK解調(diào)器設(shè)計 15第四章 基于max+plusⅡ的2FSK的調(diào)制解調(diào)算法 16 max+plusⅡ軟件簡介 16 2FSK調(diào)制解調(diào)算法 16 m序列算法 16 分頻器算法 18 數(shù)據(jù)選擇器算法 19 解調(diào)器算法 20 2FSK調(diào)制解調(diào)完整算法 22結(jié) 束 語 24致 謝 25參 考 文 獻(xiàn) 26附錄Ⅰ 27附錄Ⅱ 28附錄Ⅲ 30附錄Ⅳ 31 第一章 緒論 FPGA介紹FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array），它有類似于半定制門陣列的通用結(jié)構(gòu)，即由邏輯功能模塊排列成陣列，并由可編程的互連資源連接這些邏輯功能模塊。不同廠家生產(chǎn)不同型號的FPGA都有各自的特色，就結(jié)構(gòu)來分析，基本由3部分組成，即可編輯邏輯塊（CLB——Configurable Logic Block），輸入輸出單元（IOB——I/O Block）和可編程連線（IR——Interconnect Resource）。常見FPGA的結(jié)構(gòu)主要有3中類型：查表結(jié)構(gòu)，多路開關(guān)結(jié)構(gòu)，多極與非門結(jié)構(gòu)。查找表型FPGA可編程邏輯塊是查找表，由查找表構(gòu)成函數(shù)發(fā)生器，通過查找表來實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。查找表的物理結(jié)構(gòu)是靜態(tài)存儲器（SRAM）。輸入項(xiàng)的邏輯函數(shù)可以由有一個8位容量的SRAM實(shí)現(xiàn)，函數(shù)值存放在SRAM中，SRAM的地址線起輸入線的作用，地址即輸入的變量值，SRAM的輸出為邏輯函數(shù)值，由連線開關(guān)與其他功能模塊連接。查找表結(jié)構(gòu)函數(shù)的功能非常強(qiáng)。多個輸入的查找表可以實(shí)現(xiàn)多個輸入項(xiàng)的組合邏輯函數(shù)，這樣的函數(shù)有許多。用查找表實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)時，把對應(yīng)函數(shù)的真值表預(yù)先存放在SRAM中即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的函數(shù)運(yùn)算。在多路開關(guān)型FPGA中，可編輯模塊是可配制的多路開關(guān)。利用多路開關(guān)的特性對多路開關(guān)的輸入和選擇信號進(jìn)行配制，接到固定電平或輸入信號上，從而實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能。多路開關(guān)型FPGA的代表是Actel公司的ACT系列FPGA。在分析多路開關(guān)型結(jié)構(gòu)時，必須選擇一組2選1多路開關(guān)作為基本函數(shù)，然后再對輸入變量進(jìn)行配制，以實(shí)現(xiàn)所需的邏輯函數(shù)。多路的開關(guān)結(jié)構(gòu)中，同一函數(shù)可以用不同的形式來實(shí)現(xiàn)，取決于選擇控制信號和輸入信號的配置。采用多極與非門結(jié)構(gòu)的器件是Altera公司的FPGA。Altera公司的與非門結(jié)構(gòu)基于一個“與或異或“邏輯塊。Altera公司的FPGA的多極與非門結(jié)構(gòu)同PLD的與或陣列很類似。在多極與非門結(jié)構(gòu)中的與門是可編輯的，它起著邏輯連接和布線的作用，而在其他算術(shù)功能方面，F(xiàn)PGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block)、輸入輸出模塊IOB(Input Output Block)和內(nèi)部連線(Interconnect）三個部分。FPGA的特點(diǎn)主要有：采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。