可编程逻辑芯片在光纤通信系统中的应用

论文摘要

EDA技术是电子设计领域的一场革命,目前正处于高速发展阶段。广泛使用PLD器件是提高电子产品性能和竞争能力的主要技术措施之一,应当大力普及推广。因此,本文以可编程逻辑器件为载体设计了一个点对点的小型光纤通信系统。 本文首先确定了光纤通信系统的总体设计方案及主要技术指标,并对可编程逻辑器件的选型和下载配置进行了说明,建立了片上系统的硬件开发平台。 然后,论述了基于FPGA的发送子系统和基于CPLD的接收子系统的设计和实现方法。以“自顶向下”的设计思路按功能将发送子系统划分为时分复用信号源、PCM编译码、线路编码(AMI、HDB3、CMI、扰码、5B6B)和数字调制(2ASK、2PSK、2FSK、2DPSK)四个相对独立的模块,接收子系统划分为线路译码、数字终端(位同步、帧同步、分接)及串口通信接收模块。文中介绍了各模块的软件设计思路,对部分模块提出了基于时序状态机的设计算法,并给出了各模块在MAXPLUS Ⅱ中进行开发和仿真的结果。 最后,本文给出了系统的整体软件设计原理图和硬件调试结果,并对软件设计中的问题和硬件调试结果进行了分析。 软件仿真和硬件调试结果表明:通信系统设计正确,性能良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 EDA技术基础
• 1.2 可编程逻辑器件
• 1.2.1 PLD器件发展历程
• 1.2.2 FPGA与 CPLD比较
• 1.2.2 可编程逻辑器件开发平台
• 1.2.3 可编程逻辑器件的开发过程
• 1.3 使用可编程逻辑器件的必要性
• 1.4 本文内容安排
• 1.4.1 课题引入和简介
• 1.4.2 论文结构安排
• 第2章 光纤通信系统总体设计
• 2.1 系统设计思路
• 2.2 设计方案概述
• 2.3 系统功能模块划分
• 2.4 可编程逻辑器件设计
• 2.4.1 可编程逻辑器件选型
• 2.4.2 FPGA电路的设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于 FPGA的发送子系统设计实现
• 3.1 PCM编译码
• 3.1.1 PCM编译码模块的设计
• 3.1.2 软件实现
• 3.2 时分复用数字信号源
• 3.2.1 分析与设计
• 3.2.2 软件实现
• 3.3 线路编码
• 3.3.1 HDB3（AMI）编码原理及状态机实现
• 3.3.2 扰码的设计与实现
• 3.3.3 CMI编码的设计与实现
• 3.3.4 5B6B码的设计与实现
• 3.4 数字调制
• 3.4.1 数字调制器的设计
• 3.4.2 数字电路实现
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于 CPLD的接收子系统设计实现
• 4.1 线路译码
• 4.1.1 HDB3（AMI）译码的设计与实现
• 4.1.2 解扰电路的设计与实现
• 4.1.3 CMI译码的设计与实现
• 4.1.4 5B6B译码的设计与实现
• 4.2 位同步提取锁相环
• 4.3 状态机实现帧同步电路
• 4.4 数字分接的设计与实现
• 4.5 计算机串口通信的设计实现
• 4.5.1 分析与设计
• 4.5.2 软件实现
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统的下载调试及优化
• 5.1 系统顶层的 GDF输入图
• 5.2 系统下载调试
• 5.3 实现中的问题及优化
• 5.4 调试结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文
• 附录2 实验系统外观
• 附录3 电路原理图