【正文】 率鍵控特有的情況 。 雖然實現(xiàn)方法簡單，但頻率穩(wěn)定度不高，同時頻率轉(zhuǎn)換速度不能做得太快。該電路是用基帶信號控制與非門的開閉，實現(xiàn) ASK調(diào)制，產(chǎn)生 uask(t)信號 [11]。 6 (2) 鍵控法 鍵控法是產(chǎn)生 ASK 信號 的另一種方法。 具體實現(xiàn) ASK 的調(diào)制的實現(xiàn) 產(chǎn)生二進制振幅鍵控信號的方法 ，主要有兩種：乘法器和鍵控法。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。 是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式 。二進制振幅鍵控（ 2ASK）， 由于調(diào)制信號只有 0 或 1 兩個電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號為“ 1”時，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號為“ 0”時，不傳輸載波。也有稱為 開 關(guān)鍵控（ 通斷鍵控）的，所以又記作 OOK 信號。根據(jù) DDS 基 本原理，基于Matlab/Simulink/Altera DSP Builder 建立適合軟件無線電應(yīng)用的中頻調(diào)制器模型[\9]。這次 采用 的是 Altera公司推出的在 FPGA 上進行 DSP 開發(fā)的開發(fā)工具 DSP Builder 軟件，設(shè)計了一種適合與軟件無線電使用的可調(diào)中頻數(shù)字調(diào)制器，實現(xiàn) ASK、 FSK 兩種調(diào)制方式， 將 Matlab構(gòu)建的 ASK、 FSK 調(diào)制器的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實的電路。因而，完全 采用高性能的 FPGA 器件設(shè)計出符合要求的調(diào)制電路就是一個很好的解決方法，此方法提供了一個良好的數(shù)字無線通訊系統(tǒng)的驗證環(huán)境，可將多種調(diào)制算法在實驗平臺上實現(xiàn)，并通過平臺提供的基本控制對系統(tǒng)進行驗證仿真。其目標是在可編程的硬件平臺上通過注入不同的軟件，實現(xiàn)對工作頻段、調(diào)制解調(diào)方式、信道多址方式等無線功能的改變。所以 PSK在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用 [6]。差分移相鍵控 (DPSK)：利用調(diào)制信號前后碼元之間載波相對相位的變 化來傳遞信息。 移相鍵控 (PSK)：用數(shù)字調(diào)制信號的正負控制載波的相位。 移頻鍵控 (FSK)：用數(shù)字調(diào)制信號的正負控制載波的頻率。 振幅鍵控 (ASK)：用數(shù)字調(diào)制信號控制載波的通斷。數(shù)字調(diào)制有 振幅鍵控 （ ASK）、移頻鍵控 (FSK)、移相鍵控 (PSK)和差分移相鍵控 (DPSK)等。 SOPC 是 PLD 和 ASIC 技術(shù)融合的結(jié)果，目前 微米的 ASIC 產(chǎn)品制造價格仍然相當(dāng)昂貴，相反，集成了硬核或軟核 CPU、 DSP、存儲器、外圍 I/O 及可編程邏輯的SOPC 芯片在應(yīng)用的靈活性和價格上有極大的優(yōu)勢。 （ 2） NIOS 可配置為 32 位或 16 位的 CPU，使設(shè)計人員能夠在速度與占有資源上做出最優(yōu)選擇 。由于 SOPC 的主要邏輯設(shè)計是在可編程邏輯器件內(nèi)部進行，而 BGA 封裝已被廣泛應(yīng)用在微封裝領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的調(diào)試設(shè)備，如：邏輯分析儀和數(shù)字示波器，已很難進行直接測試分析，因此，必將對以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)的軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)提出更高的要求。 用可編程邏輯技術(shù)把整個系統(tǒng)放到一塊硅片上， 來用于 嵌入式系統(tǒng) 的研究和 電子信息 處理 ,稱 SOPC。 FPGA 有多種配置模式：并行主模式為一片 FPGA 加一片 EPROM 的方式；主從模式可以支持一片 PROM 編程多片 FPGA；串行模式可以采用串行 PROM 編程 FPGA；外設(shè)模式可以將 FPGA 作為微處理器的外設(shè)，由微處理器對其編程。 FPGA 是英文 Field－ Programmable Gate Array 的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在 PAL、 GAL、 CPLD 等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。 本文 介紹了運用 VHDL 語言進行基于 FPGA 的振幅鍵控調(diào)制電路和 頻率鍵控調(diào)制 電路設(shè)計的實現(xiàn)方案， 給出了程序設(shè)計和仿真結(jié)果，完成了二進制基帶數(shù)字信號的調(diào)制， 得到了相應(yīng)的調(diào)制信號。 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字信號對高頻載波進行調(diào)制，變成頻帶信號，在接收端進行 解調(diào)，恢復(fù)原數(shù)字信號 。基于 FPGA 和 SOPC 技術(shù) 的 ASK、 FSK 調(diào)制器設(shè)計與實現(xiàn) I 摘 要 1934 年美國學(xué)者李佛西提出脈沖編碼調(diào)制（ PCM）的概念，從此之后通信數(shù)字化的時代應(yīng)該說已經(jīng)開始了，但是數(shù)字通信的高速發(fā)展卻是 20 世紀 70 年代以后才開始的。 對載波的控制分 為三種方法： 振幅調(diào)制即振幅鍵控（ ASK），頻率調(diào)制即頻率鍵控（ FSK）和相位調(diào)制即相位鍵控 (PSK)。 關(guān)鍵詞 ： FPGA VHDL 振幅鍵控 頻率鍵控 II Abstract Communication digital era had began since American researcher Reeves put forward the concept of pulse code modulation (PCM) in 1934 and gained a rapid development after the 1970s. With the economic development， sound can’t meet the demand of consumers and they also want to see the images. What’s more， munication terminal doesn’t only include the single telephone set but also the data terminal such as electrograph and puter. Current transmission medium such as cable， microwave repeater and satellite munication will prefer to use digital transmission. In digital transmission system， the digital signal are used to modulate the high frequency carrier wave to the frequency signal ， which transfers through the channel， and renewed at the receiver. Three ways to modulate the carrier wave are as follows:Amplitude Shift Keying(ASK)， FrequencyShift Keying(FSK) and Phase Shift Keying(PSK).FieldProgrammable Gate Array(FPGA) is applied universally in the munication the superior performance and utilization convenience of FPGA， the design of circuit in the Amplitude modulation and frequencyShift Keying modulation can be simplified and it’ s easy for us to pile and modify the programme. This thesis introduces the main realization method of designing Amplitude Shift Keying modulation and frequencyShift Keying modulation circuit based on FPGA in VHDL， illustrates the programme design and simulation result， implement the modulation of binary baseband digital signal and finally finds out the corresponding modulation signal. Key words: FPGA VHDL ASK FSK 目 錄 III 摘要 ??????????????????????????????? ? Ⅰ Abstract??????????????????????????????? Ⅱ 緒論 ????????????????????????????????? 1 1 總體設(shè)計 ?????????????????????????????? 4 設(shè)計方 案 ????????? ???????????????????? 4 基本原理 ????????????????????????????? 5 具體實現(xiàn) ????????????????????????????? 5 ASK 的 調(diào)制 實現(xiàn) ????????????????????????? 5 FSK 的解調(diào)的實現(xiàn) ???????????????????????? 6 2 硬件設(shè)計 ????????????????????????????? 9 實驗平臺主板組成 ??? ???????????????? ????? 9 各功能模塊介紹 ??? ??? ??????????????????? 9 電源模塊 ??????? ???????????????????? 9 下載接口模塊 ????? ???????????????????? 9 液晶顯 模塊 ?????? ???????????????????? 10 按鍵模塊 ?????????? ????????????????? 10 I/O 配置芯片 ??? ??????????????????????? 10 VGA、 PS2 接口模塊 ?????? ??? ??????????????? 11 核心功能模塊介紹 ????????????? ?????????? 11 擴展板介紹 ???????????????? ??????????? 12 實驗注意事項 ?????????? ???????????????? 12 3 軟件設(shè)計 ?????? ??????????????????????? 13 QuartusII 的設(shè)計流程 ???? ??????????????????? 13 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建 ????????????? ????????????? 17 Simulink 模型仿真 ?????? ?????????????????? 18 信號編譯器 ? ?? ???????????????????????? 20 4 系統(tǒng)調(diào)試和改進 ?????????????????????????? 22 IV 系統(tǒng)的調(diào)試 ??????????????????????????? 22 系統(tǒng)的改進 ??????????????????????????? 23 結(jié)論 ?????? ???????????????? ?????????? 24 致謝 ?????? ?????????????????????????? 25 參考文獻 ??????????????????????????????? 26 附錄 1 ASK程序 ??????????????? ????????????? 27 附錄 2 FSK程序 ???????????????????????????? 32 1 緒 論 FPGA 的應(yīng)用領(lǐng)域最初為通信領(lǐng)域，但目前，隨著信息產(chǎn)業(yè)和微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成為信息產(chǎn)業(yè)最熱門 的技術(shù)之一，應(yīng)用范圍遍及航空航天、醫(yī)療、通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊、安防、廣播、汽車電子、工業(yè)、消費類市場、測量測試等多個熱門領(lǐng)域。它是作為專用集成電路（ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制 電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。 如何實現(xiàn)快速的時序收斂、降低功耗和成本、優(yōu)化時鐘管理 并降低 FPGA 與 PCB并行設(shè)計的復(fù)雜性等問題，一直是采用 FPGA的系統(tǒng)設(shè)計工程師需要考慮的關(guān)鍵問題?？删幊唐舷?（ SOPC）是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)：首先它是片上系統(tǒng)（ SOC），即由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能；其次， ,它不是簡單的 SOC,它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè) 計方式，可裁減、可擴充、可升級，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能 [4]。 同時，新的調(diào)試技術(shù)也已不斷涌現(xiàn)出來，如 Xilinx 公司的片內(nèi)邏輯分析儀 Chip Scope ILA 就是一種價廉物美的片內(nèi)實時調(diào)試工具。 （ 3） NIOS 帶有大量的外設(shè)和接口庫，如 UART、時鐘、 DMA,SDRAM。 SOPC 被稱為 “ 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來 ” [5]。脈沖調(diào)制有脈幅調(diào)制 (PAM)、脈寬調(diào)制（ PDM）、脈頻調(diào)制（ PFM）、脈位調(diào)制 (PPM)、脈碼調(diào)制 (PCM)和增量調(diào)制（Δ M）。如在二進制中 ,發(fā) 0 時不發(fā)送載波 ,發(fā) 1 時發(fā)送載波。當(dāng)數(shù)字信號的振幅為正時載波頻率為 f1，當(dāng)數(shù)字信號的振幅為負時載波頻率為 f2。當(dāng)數(shù)字信號的振幅為正時，載波起