【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沖選擇不做介紹。 傳輸碼 (或稱線路碼 )的結(jié)構(gòu)將取決于實(shí)際信道特性和系統(tǒng)工作的條件。通常，傳輸碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有下列主要特性： (1) 相應(yīng)的基帶信號(hào)無(wú)直流分量， 且低頻分量少； (2) 便于從信號(hào)中提取定時(shí)信息； (3) 信號(hào)中高頻分量盡量少， 以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串?dāng)_； (4) 不受信息源統(tǒng)計(jì)特性的影響， 即能適應(yīng)于信息源的變化； (5) 具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力，傳輸碼型應(yīng)具有一定規(guī)律性， 以便利用這一規(guī)律性進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)； (6) 編譯碼設(shè)備要盡可能簡(jiǎn)單， 等等。 滿足或部分滿足以上特性的傳輸碼型種類繁多，這里準(zhǔn)備 介紹目前常見(jiàn)的幾種。 單極性非歸零 （ NRZ ） 碼 單極性 NRZ 碼如圖 24 （ a ）所示。在表示一個(gè)碼元時(shí)，二進(jìn)制符號(hào) “1”和 “0” 分別對(duì)應(yīng)基帶信號(hào)的正電平和零電平，在整個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間，電平保持不變。 單極性 NRZ 碼具有如下特點(diǎn)： （ 1 ）發(fā)送能量大，有利于提高接收端信噪比； （ 2 ）在信道上占用頻帶較窄； （ 3 ）有直流分量，將導(dǎo)致信號(hào)的失真與畸變；且由于直流分 量的存在，無(wú)法使用一些交流耦合的線路和設(shè)備； （ 4 ）不能直接提取位同步信息； （ 5 ）抗噪性能差。接收單極性 NRZ 碼的判決電平應(yīng) 取 “1”碼 電平的一半。由于信道衰減或特性隨各種因素變化時(shí)，接收波形的振幅和寬度容易變化，佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 因而判決門限不能穩(wěn)定在最佳電平，使抗噪性能變壞； （ 6 ） 傳輸時(shí)需一端接地。 由于單極性 NRZ 碼的諸多缺點(diǎn)，基帶數(shù)字信號(hào)傳輸中很少采用這種碼型，它只適合極短距離傳輸。 雙極性非歸零 （ NRZ ） 碼 在此編碼中， “1”和 “0”分 別對(duì)應(yīng)正、負(fù)電平，如圖 24 （ b ）所示。其特點(diǎn)除與單極性 NRZ 碼特點(diǎn)（ 1 ）、（ 2 ）、（ 4 ）相同外，還有以下特點(diǎn)： （ 1 ）直流分量 小。當(dāng)二進(jìn)制符 號(hào) “1”、 “0”等 可能出現(xiàn)時(shí)，無(wú)直流成分； （ 2 ）接收端判決門限為 0 ，容易設(shè)置并且穩(wěn)定，因此抗干擾能力強(qiáng)； （ 3 ）可以在電纜等無(wú)接地線上傳輸。 雙極性 NRZ 碼常在 CCITT 的 V 系列接口標(biāo)準(zhǔn)或 RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)中使用。 單極性歸零 （ RZ ） 碼 歸零碼是指它的有電脈沖寬度比碼元寬度窄，每個(gè)脈沖都回到零電平，即還沒(méi)有到一個(gè)碼元終止時(shí)刻就回到零值的碼型。 單極性歸零碼如圖 24（ c ）所示，在傳 送 “l(fā)”碼時(shí)發(fā)送 1 個(gè)寬度小于碼元持續(xù)時(shí)間的歸零脈沖；在傳送 “0”碼時(shí)不發(fā)送脈沖。脈沖寬度 與碼元寬度 之比 叫占空比。 單極性 RZ 碼與單極性 NRZ 碼比較，缺點(diǎn)是發(fā)送能量小、占用頻帶寬，主要優(yōu)點(diǎn)是可以直接提取同步信號(hào)。此優(yōu)點(diǎn)雖不意味著單極性歸零碼能廣泛應(yīng)用到信道上傳輸，但它卻是其它碼型提取同步信號(hào)需采用的一個(gè)過(guò)渡碼型。即對(duì)于適合信道傳輸?shù)?，但不能直接提取同步信?hào)的碼型，可先變?yōu)閱螛O性 歸零碼，再提取同步信號(hào)。 雙極性歸零 （ RZ ） 碼 雙極性歸零碼構(gòu)成原理與單極性歸零碼相同，如圖 24 （ d ）所示。 “ 1”佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 和 “0” 在傳輸線路上分別用正和負(fù)脈沖表示，且相鄰脈沖間必有零電平區(qū)域存在。 對(duì)于雙極性歸零碼，在接收端根據(jù)接收波形歸于零電平便可知道 1 比特信息已接收完畢，以便準(zhǔn)備下一比特信息的接收。所以，在發(fā)送端不必按一定的周期發(fā)送信息。可以認(rèn)為正負(fù)脈沖前沿起了啟動(dòng)信號(hào)的作用，后沿起了終止信號(hào)的作用。因此，可以經(jīng)常保持正確的比特同步。即收發(fā)之間無(wú)需特別定時(shí)，且各符號(hào)獨(dú)立地構(gòu)成起止方式 ，此方式也叫自同步方式。 雙極性歸零碼具有雙極性非歸零碼的抗干擾能力強(qiáng)及碼中不含直流成分的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用比較廣泛。 差分 碼 在差分碼中， “1”、 “0”分別用電平跳變或不變來(lái)表示。若用電平跳變來(lái)表示 “1”，稱為傳號(hào)差分碼（在電報(bào)通信中，常把 “1”稱為傳號(hào)，把 “0”稱為空號(hào)），如圖 24 （ e ） 所示。若用電平跳變來(lái)表示 “0”，稱為空號(hào)差分碼。由圖可見(jiàn)，這種碼型在 形式上與單極性或雙極性碼型相同，但它代表的信息符號(hào)與碼元本身電位或極性無(wú)關(guān)，而僅與相鄰碼元的電位變化有關(guān)。差分碼也稱相對(duì)碼，而相應(yīng)地稱前面的單極 性或雙極性碼為絕對(duì)碼。 差分碼的特點(diǎn)是，即使接收端收到的碼元極性與發(fā)送端完全相反，也能正確地進(jìn)行判決。 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 圖 24 二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)碼型 AMI 碼 AMI 碼是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。其編碼規(guī)則是將二進(jìn)制消息代碼 “1”(傳號(hào) )交替地變換為傳輸碼的 “+1”和 “1”，而 “0”(空號(hào) )保持 不變。 例如： 消息代碼 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 … AMI 碼： +1 0 0 –1 +1 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 0 0 1 +1… AMI 碼對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)是正負(fù)極性交替的脈沖序列，而 0 電位持不變的規(guī)律。 AMI 碼的優(yōu)點(diǎn)是，由于 +1 與 1 交替， AMI 碼的功率譜（見(jiàn)圖 2 6）中不含直流成分，高、低頻分量少，能量集中在頻率為 1/2 碼速處。位定時(shí)頻率分量雖然為 0，但只要將基帶信號(hào)經(jīng)全波整流變?yōu)閱螛O性歸 零波形，便可提取位定時(shí)信號(hào)。此外， AMI 碼的編譯碼電路簡(jiǎn)單，便于利用傳號(hào)極性交替規(guī)律觀察誤碼情況。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)， AMI 碼是 CCITT 建議采用的傳輸碼性之一。 AMI 碼的不足是，當(dāng)原信碼出現(xiàn)連 “0”串時(shí)，信號(hào)的電平長(zhǎng)時(shí)間不跳變，造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。解決連 “0”碼問(wèn)題的有效方法之一是采用 HDB3 碼。 HDB3碼 HDB3 碼的全稱是 3 階高密度雙極性碼，它是 AMI 碼的一種改進(jìn)型， 其目佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 1 . 00 . 50 0 . 5 1 . 0A M IH D B 3非歸零碼歸一化功率譜f / f s的是為了保持 AMI 碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)， 使連 “0”個(gè)數(shù)不超過(guò) 3 個(gè)。其編碼規(guī)則如下： （ 1） 當(dāng)信碼的連 “0”個(gè)數(shù)不超過(guò) 3 時(shí)，仍按 AMI 碼的規(guī)則編，即傳號(hào)極性交替； （ 2）當(dāng)連 “0”個(gè)數(shù)超過(guò) 3 時(shí)，則將第 4 個(gè) “0”改為非 “0”脈沖，記為 +V或 V，稱之為破壞脈沖。相鄰 V碼的極性必須交替出現(xiàn)，以確保編好的碼中無(wú)直流； （ 3）為了便于識(shí)別， V 碼的極性應(yīng)與其前一個(gè)非 “0”脈沖的極性相同，否則，將四連 “0”的第一個(gè) “0”更改為與該破壞脈沖相同極性的脈沖，并記為 +B 或B； （ 4） 破壞脈沖之后的傳號(hào)碼極性也要交替。 例如： 代碼： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 l 1 AMI 碼： 1000 0 +1000 0 1 +1 000 0 1 +1 HDB3 碼： 1000 V +100 +V 1 +1 B00 1 其中的 177。V 脈沖和 177。B 脈沖與 177。1 脈沖波形相同，用 V或 B 符號(hào)的目的是為了示意是將原信碼的 “0”變換成 “1”碼。 雖然 HDB3 碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡(jiǎn)單。 從上述原理看出，每一個(gè)破壞符號(hào) V總是與前一非 0 符號(hào)同極性 (包括 B 在內(nèi) )。 這就是說(shuō)， 從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn) V，于是也斷定 V符號(hào)及其前面的 3 個(gè)符號(hào)必是連 0 符號(hào)，從而恢復(fù) 4 個(gè)連 0 碼，再將所有 1 變成+1 后便得到原消息代碼。 HDB3 碼保持了 AMI 碼的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)還將連 “0”碼限制在 3 個(gè)以內(nèi)，故有利于位定時(shí)信號(hào)的提取。 HDB3 碼是應(yīng)用最為廣泛的碼型， A 律 PCM 四次群以下的接口碼型均為 HDB3 碼。 圖 25 AMI 碼和 HBD3 碼的功率譜 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 另外在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中還有 PST 碼、數(shù)字雙向碼、密勒碼、 CMI 碼、nBmB 碼。這些碼型都廣泛應(yīng)用于基帶傳輸系統(tǒng)中。 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 第 3章 EDA技術(shù) EDA技術(shù)概述 EDA 是 Electronic Design Automation 的縮寫，以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過(guò)有關(guān)飛的開發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯變異、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終完成集成電 子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)。 利用 EDA 技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)： 1) 用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件； 2) 用軟件的方式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時(shí)由有關(guān)的開發(fā)軟件自動(dòng)完成的； 3) 設(shè)計(jì)過(guò)程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真； 4) 系統(tǒng)可現(xiàn)場(chǎng)編程，在線升級(jí)； 5) 整個(gè)系統(tǒng)可集成在一個(gè)芯片上，體積小、功耗低、可靠性高。 因此 EDA 技術(shù)越來(lái)越為電子設(shè)計(jì)者們所喜愛(ài)，成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。 EDA技術(shù)的發(fā)展歷程 EDA 技術(shù)伴隨著計(jì)算機(jī)、集成電路、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，經(jīng)歷了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)（ CAE）和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ EDA）三個(gè)發(fā)展階段。 20 世紀(jì) 70 年代的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD階段 早期的電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用的是分立元件，隨著集成電路的出現(xiàn)和應(yīng)用，硬件設(shè)計(jì)進(jìn)入到發(fā)展的初級(jí)階段。初級(jí)階段的硬件設(shè)計(jì)大量選用中小規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)集佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 成電路，人們將這些器件焊接在電路板上，做成初級(jí)電子系統(tǒng)，對(duì)電子系統(tǒng)的調(diào)試是在組裝好的 PCB 板上進(jìn)行的。 由于設(shè)計(jì)師對(duì)圖形符號(hào)使用數(shù)量有限，傳統(tǒng)的手工布圖方法無(wú)法滿足產(chǎn)品復(fù)雜性的要求，更不能滿足工作效率的要求。這時(shí)，人們開始將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中高度重復(fù)性的繁雜勞動(dòng)，如布線工作，用二維圖形編輯 與分析的 CAD 工具替代，最具代表性的產(chǎn)品就是美國(guó) ACCEL 公司開發(fā)的 Tango 布線軟件。 20 世紀(jì) 70 年代，是 EDA 技術(shù)發(fā)展的初級(jí)期，由于 PCB 布圖布線工具受到計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)的制約，其支持的設(shè)計(jì)工作有限性能比較差 。 20 世紀(jì) 80 年代的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì) CAE階段 初級(jí)階段的硬件設(shè)計(jì)是用大量不同型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)芯片實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。隨著微電子工藝的發(fā)展，相繼發(fā)現(xiàn)了集成上萬(wàn)只晶體管的微處理器、集成幾十萬(wàn)直到上百萬(wàn)儲(chǔ)存單元的隨時(shí)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。此外，支持定制單元電路設(shè)計(jì)的硅編輯、掩膜編程的門陣列，如標(biāo)準(zhǔn)單元的半定制 設(shè)計(jì)方法以及可編程邏輯器件（ PAL 和 GAL）等一系列微結(jié)構(gòu)和微電子學(xué)的研究成果都為電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新天地。因此，可以用少數(shù)幾種通用的標(biāo)準(zhǔn)芯片實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 伴隨計(jì)算機(jī)和集成電路的發(fā)展， EDA 技術(shù)進(jìn)入到計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段。20 世紀(jì) 80 年代初，推出的 EDA 工具則以邏輯模擬、定時(shí)分析、故障仿真、自動(dòng)布局和布線為核心，重點(diǎn)解決電路設(shè)計(jì)沒(méi)有完成之前的功能檢測(cè)等問(wèn)題。利用這些工具，設(shè)計(jì)師能在產(chǎn)品制作之前預(yù)知產(chǎn)品的功能與性能，能生產(chǎn)制造文件，在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品性能的分析前進(jìn)了一大步。 20 世紀(jì) 90 年代電子系統(tǒng) 設(shè)計(jì)自動(dòng)化 EDA階段 為了滿足千差萬(wàn)別的系統(tǒng)用戶提出的設(shè)計(jì)要求，最好的辦法是由用戶自己設(shè)計(jì)芯片，讓他們把想設(shè)計(jì)的電路直接設(shè)計(jì)在自己的專用芯片上。微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是可編程邏輯器件的發(fā)展，使得微電子廠家可以為用戶提供各種規(guī)模的可編程邏輯器件，使設(shè)計(jì)者通過(guò)電子設(shè)計(jì)芯片實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能。 EDA 工具的發(fā)展，又為設(shè)計(jì)師提供了全縣 EDA 工具。這個(gè)階段發(fā)展起來(lái)的 EDA 工具，目的是在設(shè)計(jì)前期將設(shè)計(jì)師從事的許多高層次設(shè)計(jì)由工具來(lái)完成，如可以將用戶要佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 求轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范，有效的處理可用的設(shè)計(jì)資源與理想的設(shè)計(jì)目標(biāo)之間的矛盾， 按具體的硬件、軟件和算法分解設(shè)計(jì)等。由于電子技術(shù)和 EDA 工具的發(fā)展，設(shè)計(jì)師可以在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)使用 EDA 工具，通過(guò)一些簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，利用微電子廠家提供的設(shè)計(jì)庫(kù)來(lái)完成數(shù)萬(wàn)門 ASIC 和集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。 20 世紀(jì) 90 年代，設(shè)計(jì)師逐步從使用硬件轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)硬件，從單個(gè)電子產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級(jí)電子產(chǎn)品開發(fā)。因此