【正文】 資源可以用來實現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng) 用。 Cyclone 系列 FPGA 有以下特性。 （ 2）性能特性 Cyclone 器件的性能足以和業(yè)界最快的 FPGA 進(jìn)行競爭。 Cyclone 系列 FPGA 的價格滿足了市場對創(chuàng)新的要求，通過產(chǎn)品 迅速面市來確定領(lǐng)先優(yōu)勢。采用 Cyclone 系列 FPGA，大批量應(yīng)用現(xiàn)在可以采用價格相當(dāng)?shù)目删幊探鉀Q方案。 ASIC 開發(fā)涉及到大量的工程資源，設(shè)計仿真和驗證，需要多次進(jìn)行重制。這種＂山寨＂味很濃的系統(tǒng)早期優(yōu)勢不一定很明顯，類似 ARM 系統(tǒng)的境況但若能慢慢發(fā)揮出 FPGA 的優(yōu)勢，逐漸實現(xiàn)一些特色系統(tǒng)也是一種發(fā)展方向。 3 FPGA 的應(yīng)用： （ 1） 產(chǎn)品設(shè)計 把相對成熟的技術(shù)應(yīng)用到某些特定領(lǐng)域如通訊，視頻，信息處理等等開發(fā)出滿足行業(yè)需要并能被行業(yè)客戶接受的產(chǎn)品這方面主要是 FPGA 技術(shù)和專業(yè)技術(shù)的結(jié)合問題，另外還有就是與專業(yè)客戶的界面問題產(chǎn)品設(shè)計還包括專業(yè)工具類產(chǎn)品及民用產(chǎn)品，前者重點在性能，后者對價格敏感產(chǎn)品設(shè)計以實現(xiàn)產(chǎn)品功能為主要目的， FPGA 技術(shù)是一個實現(xiàn)手段在這個領(lǐng)域， FPGA 因為具備接口，控制，功能 IP，內(nèi)嵌 CPU 等特點有條件實現(xiàn)一個構(gòu)造簡單，固化程度高，功能全面的系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計 。 （ 5） FPGA 采用高速 CHMOS 工藝，功耗低，可以與 CMOS、 TTL 電平兼容。 第 15 頁，共 54 頁 （ 3） FPGA 內(nèi)部有豐富的 觸發(fā)器 和 I/O 引腳。 2 基本特點 ： （ 1）采用 FPGA 設(shè)計 ASIC 電路 (特定用途集成電路 )，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。另外一種方法是用 CPLD（復(fù)雜 可編程邏輯器件 備）。廠商也可能會提供便宜的但是編輯能力差的 FPGA。 FPGA 一般來說比 ASIC（專用集成芯片）的速度要慢，無法完成復(fù)雜的設(shè)計，而且消耗更多的電能。 系統(tǒng)設(shè)計師 可以根據(jù)需要通過可編輯的連接把 FPGA 內(nèi)部的邏輯塊連接起來，就好像一個電路試驗板被放在了一個芯片里。這些可編輯元 件可以被用來實現(xiàn)一些基本的邏輯門電路（ 比如 AND、 OR、 XOR、NOT）或者更復(fù)雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學(xué)方程式。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。 差分相干解調(diào)的原理圖如圖 313 所示 帶通 濾波器 相乘器 低通 濾波器 抽樣 判決器 碼反 變換器 cos t 相移 碼變換 第 13 頁，共 54 頁 定時 脈沖 圖 313用差分相干解調(diào)法實現(xiàn) 2DPSK 解調(diào)原理框圖 用相位比較法來對 2DPSK 信號進(jìn)行解調(diào)，不需要專門的相干載波，只需要將收到的2DPSK 信號延時一個碼元周期 ，然后與 2DPSK 本身信號相乘，相乘器起著相位比較的作用，相乘結(jié)果反映了前后碼元的相位差，經(jīng)過低通濾波器后再抽樣判決，就可以直接回復(fù)出原始數(shù)字信息，不需 要碼反變換器。前者的原理框圖如圖 312所示 輸出 cos t 定時脈沖 圖 312 用相干解調(diào)法實現(xiàn) 2DPSK 解調(diào)原理框圖 對 2DPSK 進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對碼，再經(jīng)碼變化器變化為絕對碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。從而解決了載波相位不確定的問題。當(dāng)前碼元與前一碼元的載波相位差用 來表示，定義 0 表示數(shù)字信息“ 0” （ 218） 表示數(shù)字信息“ 1” 例如一組數(shù)字信息與其對應(yīng)的 2DPSK 信號的載波相位關(guān)系 二進(jìn)制數(shù)字信息： 1 0 1 1 0 1 1 0 2DPSK 信號相位：（ 0） 0 0 或 （ ） 0 0 0 0 0 0 由此可知，對于相同的基帶數(shù)字信息序列，由于初始碼元的參考相位不同， 2DPSK信號的參考相位可以不同。為了克服這個缺 點，提出了 2DPSK(差分相移鍵控 )。已經(jīng)指出， 2CPSK 相干解調(diào)時，會存在著 的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與相干載波可能調(diào)相，也可能反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，即“ 1”變?yōu)椤?0”，“ 0”變?yōu)椤?1”，判決輸出的數(shù)字信號全部出錯，稱為倒 現(xiàn)象或反相工作。對于 2CPSK 的調(diào)制的實現(xiàn)也有兩種方法；模擬調(diào)制法和鍵控法，其原理圖分別如圖 38 和 39 所示 s(t) 雙極性 ( t ) 不歸零 cos t 圖 38 用相乘器實現(xiàn) 2CPSK 調(diào)制原理框圖 開關(guān)電路 0 ( t ) s(t) 圖 39 用鍵控法實現(xiàn) 2CPSK 調(diào)制原理框圖 2. 2CPSK 解調(diào)的原理 2CPSK信號的解調(diào)通常使用相干解調(diào)法，在相干解調(diào)中要注意相干載波必須與 2CPSK信號是同頻同相的，其相干解調(diào)的原理圖如圖 310 所示 碼型變換 乘法器 移向 cos t 第 11 頁，共 54 頁 ( t ) 定時 cos t 脈沖 圖 310 用相干解調(diào)法實現(xiàn) 2CPSK 解調(diào)原理框圖 2DPSK的調(diào)制 與解調(diào) 1. DPSK 調(diào)制的原理 在 2CPSK 中，相位變化是以未調(diào)載波的相位作為參考基準(zhǔn)的。這種以載波的不同相位直接去表 示響應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制的絕對相移方式。在2CPSK 中，通常用初始相位“ 0”和“ ”來表示二進(jìn)制的“ 0”和“ 1”。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號值的大小，判決規(guī)則與調(diào)制規(guī)則要相呼應(yīng)，調(diào)制時若規(guī)定“ 1”符號對應(yīng)載波頻率 則接收時上之路的抽樣值較大，應(yīng)判為“ 1”；反之判為“ 0”。 2. 2FSK 解調(diào)的原理 2FSK 解調(diào)依然有兩種方法：非相干解調(diào)法和相干解調(diào)法。例外一種是可以采用鍵控法來實現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對兩個不同獨(dú)立頻率進(jìn)行選通，使其在一個碼元 期間輸出 和 兩個載波之一，其原理圖如圖 35所示： 數(shù)字頻帶系統(tǒng)的 建模與 設(shè)計 第 8 頁，共 54 頁 輸入 輸出 圖 35 用鍵控法實現(xiàn) 2FSK 的調(diào)制原理框圖 用這兩種方法產(chǎn)生的 2FSK 信號的差異在于：由調(diào)頻法產(chǎn)生的 2FSK 信號在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。所以， 2FSK 信號的表達(dá)式可簡化為 ( t ) = g(t n ) cos( t)+ g(t n cos( t （ 212） 2FSK 信號的產(chǎn)生方法也有兩種。故其表達(dá)式為 Acos( t+ ) 發(fā)送“ 1”時 ( t ) = （ 28） Acos( + ) 發(fā)送“ 0”時 可以看出一個 2FSK 信號可以看成兩個不同載頻的 2ASK 信號的疊加，所以 2FSK 信號的表達(dá)式又可以寫成 ( t ) = g(t n ) cos( t+ )+ g(t n cos( t+ ) （ 29） 在式中： g(t)為單個矩形脈沖，脈寬為 1 概率為 P = （ 210） 0 概率為 1— P 是 的反碼，若 =1 則 =0；若 =0 則 =1，于是 1 概率為 1P = （ 211） 0 概率為 P 和 分別是第 n 個信號碼元（ 1 或 0）的初始相位。 輸出 抽樣 判決 圖 33 用非相干解調(diào)實現(xiàn) 2ASK 解調(diào) 原理框圖 抽樣 cos t 判決 圖 34 用相干解調(diào)法實現(xiàn) 2ASK 解調(diào) 原理框圖 2FSK 的調(diào)制與解調(diào) cos 抽樣 判決器 低通 濾波器 相乘器 帶通 濾波器 抽樣 判決器 低通 濾波器 全波 濾波器 帶通 濾波器 第 7 頁，共 54 頁 1. FSK 的調(diào)制的原理 頻移鍵控就是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。一種常用的也是最簡單的二進(jìn)制監(jiān)控方式稱為通 斷鍵控，其表達(dá)式為： A t 以概率 P 發(fā)送“ 1”時 ( t ) = （ 23） 0 以概率 1— P 發(fā)送“ 0”時 2ASK 信號的一般表達(dá)式為： s(t) = g(t n ) (24) 1 概率為 P 其中 = (25) 0 概率為 1— P Ts 是二進(jìn)制基帶信號時間間隔 ,g(t)是持續(xù)時間為 Ts 的矩形脈沖 1 0t 其中 g(t)= (26) 0 其他 t 則二進(jìn)制振幅鍵控信號可表示為 ( t ) = g(t n ) cos t (27) 2ASK 產(chǎn)生的兩種方法為模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法，其原理框圖如圖 31和 32 所示： 二進(jìn)制不歸零信號 輸出 cos 圖 31 用相乘器實現(xiàn) 2ASK 調(diào)制原理 框 圖 乘法器 數(shù)字頻帶系統(tǒng)的 建模與 設(shè)計 第 6 頁，共 54 頁 開關(guān)電路 (t) s(t) 圖 32 用鍵控法實現(xiàn) 2ASK 調(diào)制原理 框 圖 2. ASK 解調(diào)的原理 2ASK 解調(diào)也有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)法（同步檢測法），相應(yīng)的接收系統(tǒng)組成圖如圖 33 和 34 所示。非相干解調(diào)的優(yōu)點是可以較少的考慮信道估計甚至略去，處理復(fù)雜度降低，實現(xiàn)較為簡單，但相比相干解調(diào)方法性能下降，從定量角度來看，普遍的結(jié)果是非相干解調(diào)性能上比相干解調(diào)差 3dB。所謂非相干解調(diào)，即不需提取載波信息（或不需恢復(fù)出相干載波）的一種解調(diào)方法。 比如原始信號 A 與載頻 cos(ω t + θ ) 調(diào)制后得到信號 Acos(ω t + θ )； 解調(diào)時引入相干（同頻同相）的參考信號 cos(ω t + θ )，則得到： Acos (ωt+θ)cos(ωt+θ) （ 21） 利用積化和差公式可以得到 A*1/2*[cos (ωt+θ+ωt+θ)+cos(ωt+θωtθ)] =A*1/2*[cos (2ωt+2θ)+cos(0)] =A/2*[cos (2ωt+2θ)+1] =A/2+A/2cos (2ωt+2θ) （ 22） 利用低通濾波器將高頻信號 cos(2ω t+2θ )濾除，即得原始信號 A。 數(shù)字頻帶系統(tǒng)的 建模與 設(shè)計 第 4 頁，共 54 頁 （ 2） 利用數(shù)字信號離散值的特點通過開關(guān)鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制這種方法通常稱為鍵控法，比如對載波的振幅、頻率和相位進(jìn)行鍵控，便可獲得振幅鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）、相移鍵控（ CPSK）和差分相移鍵控（ DPSK）等基本的數(shù)字調(diào)制方式。正是通過這樣一個 “調(diào)制 ”與 “解調(diào) ”的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，從而實現(xiàn)了兩臺計算機(jī)之間的遠(yuǎn)程通訊。計算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，先由 Modem 把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號，這個過程稱為 “調(diào)制 ”，也成 D/A 轉(zhuǎn)換。于是，當(dāng)兩臺計算機(jī)要通過電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)模的轉(zhuǎn)換。在接收端需將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘?，也就是將基帶信號從載波中提取出來以便預(yù)定的接受者（信宿）處理和理