基于VHDL的通信編碼波形的設計與仿真

程序在QUARTUSII環境中編譯仿真波形如圖11所示。

圖11 NRZ-S碼波形

RZ(單極性歸零碼)

在歸零碼RZ中，碼元中間的信號回歸到0電平，因此任意兩個碼元之間被0電平隔開。當為“1”時為“0”，當為“0”時則為“0”，即輸入datain信號中間隔開，時鐘clk是2分頻，在上升沿遇“1”跳變，其它為“0”，輸出信號encoder-out。

具體VHDL模塊圖如圖12所示。

圖12 RZ（單極性歸零碼）的模塊圖

程序在QUARTUSII環境中編譯仿真波形如圖13所示。

圖13 RZ碼波形

積分曼徹斯特碼

曼徹斯特編碼是一種雙相碼。除了中間發生跳變外，當為“0”時相鄰碼元電平極性改變，“1”時相鄰碼元電極性不改變，由于要將輸入datain信號中間跳變，故需兩個時鐘clk1、clk2，且clk1是4分頻，clk2是2分頻，都在兩時鐘上升沿遇“0”跳變，遇“1”保持，輸出信號encoder-out。

其具體VHDL模塊圖如圖14所示。

圖14 積分曼徹斯特碼的模塊圖

程序在QUARTUSII環境中編譯仿真波形如圖15所示。

圖15 積分曼徹斯特碼波形

雙相-M碼

雙相-M碼：除了相鄰碼元電平極性發生跳變外，當為“1”時中間發生跳變，當為“0”時中間不發生跳變，即時鐘clk1為4分頻，輸入信號datain相鄰碼元極性跳變，遇“1”時在時鐘clk1的上升、下降沿跳變，輸出信號encoder-out。

具體VHDL模塊圖如圖16所示。

圖16 雙相-M碼的模塊圖

程序在QUARTUSII環境中編譯仿真波形如圖17所示。

圖17 雙相-M碼波形

雙相-L碼

雙相-L碼，除了中間發生跳變外，當為“1”時相鄰碼元電平極性改變，“0”時相鄰碼元電極性不改變，即需要2分頻時鐘clk1，datain信號中間遇時鐘clk1上升沿跳變外，且遇“1”相鄰碼元極性改變，“0”時不變，輸出信號encoder-out。

具體VHDL模塊圖如圖18所示。

圖18 雙相-L

程序在QUARTUSII環境中編譯仿真波形如圖19所示。

圖19 雙相-L碼波形

雙相-S碼

雙相-S碼，除了相鄰碼元電平極性發生跳變外，當為“0”時中間發生跳變，當為“1”時中間不發生跳變，即與雙相-L碼相反，clk1為4分頻。

具體VHDL模塊圖如圖20所示。

圖20 雙相-S碼的模塊圖碼的模塊圖

程序在QUARTUSII環境中編譯仿真波形如圖21所示。

圖21 雙相-S碼波形

整體程序調試

整體程序在MAX-plusII環境中的編譯仿真波形如圖22所示。

圖22 八種編碼波形

總結

1） 運用VHDL編寫以上八種編碼是可行的。

2） 經過觀察各模塊的仿真波形，符合各個編碼的特性。

3） 通過整體程序的調試仿真，并在FPGA上實現了波形的鍵選。