基于FPGA的FSK调制器设计

摘要FPGA是现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)的简称。

它具有可编程逻辑器件现场可编程的灵活性，又有门陈列器件功能强、高集成度和高速度的优点，因此已在现代通信系统设计中被越来越广泛的应用。

VHDL语言具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。

论文着重使用VHDL语言对2FSK的调制与解调进行编程。

在系统仿真中，用MAX+PLUSⅡ作为仿真平台，对2FSK信号进行了调制解调的仿真。

调制方面用的键控法，解调方面用的相干解调进行解调。

基于FPGA的2FSK 调制与解调在MAX+PLUS II上实现，通过VHDL语言的编程，生成调制解调所需要的几个模块，以实现整个2FSK的调制解调系统。

本论文共分四章，第一章主要是介绍了FPGA的原理以及它的应用、发展现状，另外介绍了VHDL语言的特点；第二章较为详细的讲述了FSK 调制和解调的原理，其中包括FSK的多种调制和解调，及功率谱密度的特点。

第三章开始对2FSK调制解调系统的各个单元器件进行设计。

第四章开头介绍了MAX+PLUS II这款软件，接着使用这款软件实现2FSK调制解调算法，其中包括对各个功能模块的算法编程和时序仿真。

本设计的目的不是为了产生一种优于前人算法的算法，而是部分使用前人的算法，在前人算法中加入自己对2FSK调制解调算法的理解，从而产生能用于本设计的非通用算法。

关键词：仿真，2FSK，VHDL，FPGAAbstractFPGA is the abbreviation for Field Programmable Gate Array.It has the flexibility of field programmable to the programmable logic devices,also have strong function, high level of integration and the advantages of high speed,these advantages are same with Gate Array devices.Therefore ,it has been more and more widely used in the modern communication system design.VHDL language has strong ability of circuit described and modeling, it can model and describe digital system in multiple levels,simplified the hardware design task, to improve the design efficiency and reliability.This paper mainly use the language of VHDL on programming modulation and demodulation of 2FSK. In the system simulation,using MAX+PLUSⅡ,to simulate modulation and demodulation of 2FSK. Modulation use keying method, demodulation use coherent demodulation method.Based on 2FSK modulation and demodulation of FPGA realizing on MAX+PLUSⅡ,through the VHDL language programming, producing some blocks of modulation and demodulation,realizing the whole 2FSK modulation and demodulation system.This thesis in chapter 4,The first chapter is mainly introduces he basic principle of FPGA and its application, development situation,also introduces the characteristics of the language of VHDL;the second chapter tells the details of FSK modulation and demodulation basic principle, including various modulation and demodulation method of FSK,and power spectral density characteristics.The third chapter began to design each unit devices of the 2FSK modulation and demodulation.The fourth chapter began to introduce MAX + PLUS II software,using this software to realize the algorithm of 2FSK modulation and demodulation,including programming the algorithm of the function module and timing simulation.The purpose of the design is not to produce an algorithm that better than previous algorithm,but some of the previous algorithm were used,in the previous algorithm to add my 2FSK demodulation of thealgorithm,producing a special algorithms that used on this thesis. Key Words : Simulation; 2FSK; VHDL; FPGA目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 FPGA介绍 (1)1.2 VHDL简介 (2)1.3 论文的目标与内容安排 (3)第二章 FSK调制解调方法 (5)2.1 FSK调制方法 (5)2.1.1 2FSK与MFSK调制 (5)2.2 2FSK调制 (8)2.2.1 模拟调频 (8)2.2.2 键控法 (9)2.3 2FSK解调 (9)2.3.1 相干解调 (9)2.3.2 非相干解调 (10)2.3.3 过零检测 (10)第三章 2FSK调制解调设计 (12)3.1 2FSK调制器设计 (12)3.1.1 功能模块设计 (12)3.1.2 波形的降噪 (14)3.2 2FSK解调器设计 (15)第四章基于max+plusⅡ的2FSK的调制解调算法 (16)4.1 max+plusⅡ软件简介 (16)4.2 2FSK调制解调算法 (16)4.2.1 m序列算法 (16)4.2.2 分频器算法 (18)4.2.3 数据选择器算法 (19)4.2.4 解调器算法 (20)4.2.5 2FSK调制解调完整算法 (22)结束语......................................... 错误！未定义书签。

基于FPGA的FSK调制与接收系统设计【摘要】频移键控是用不同频率的载波来传输数字信号，并用数字基带信号控制载波信号的频率。

二进制频移键控是用两个不同频率的载波来代表数字信号两种电平。

接收端收到不同的载波信号再进行逆变成为数字信号，完成信号的传输过程。

本文主要介绍了一种基于FPGA芯片设计FSK调制解调器的基本原理，并使用相应的VHDL语言对该原理进行描述，该设计以ALTERA公司的大规模集成电路芯片为核心，使得电路简洁、可靠性高。

【关键词】FPGA；FSK；VHDL；大规模集成电路1.选题背景移频键控（FSK）是数字信息传输中使用较早的一种调制形式，它由于其抗干扰及衰落性较好且技术容易实现，因而在集散式工业控制系统中被广泛采用。

以往的键控移频调制解调器采用“固定功能集成电路+连线”方式设计；集成块多，连线复杂，容易出错，且体积较大，本设计采用Lattice公司的FPGA芯片，有效地缩小了系统的体积，降低了成本，增加了可靠性，同时系统采用VHDL-87语言进行设计，具有良好的可移植性及产品升级的系统性。

2.二进制移频键控（2FSK）的基本原理在二进制频移键控中载波频率随着调制信号1或者0而变，1对应于载波频率f1（或者w1），0对应于载波频率f2（或者w2），二进制频移键控已调信号的时域表达式为：其中，=，=是的反码。

2FSK信号波形可以看作两个2ASK信号波形的合成。

图1是相位续的2FSK 信号波形。

3.在FPGA中的FSK实现3.1调制过程的实现首先我们设置了一个输入电平判断器，能够通过不同的输入电平值启动不同的输出端口，调制流程图见图2。

然后根据FSK的特点我们分别设置两个计数器：计数器1和计数器2，其中计数器2的进位频率为计数器1的进位频率的2倍，通过计数器的进位端控制正弦信号发生器的输出频率，这样我们可以通过对两个计数器的切换实现对输出正弦信号频率的控制.首先设计输入电平判断器：输入电平判决器共有一个输入和两个输出端口，根据输入端口电平高低的不同对两个不同的输出口置高电平，其中当某一端口为高电平时另一端口必为低电平，可以设计程序如下：其中din为输入电平端口用于和输入信号相连，dout1和dout2是输出电平端口，用于和下一级电路元件级连作为控制。

等级: 课程设计课程名称专业课程设计课题名称基于FPGA的FSK数字调制解调器设计专业电子信息工程班级1381学号************姓名彭坚指导老师贺富朋2016年12月25日电气信息学院专业设计任务书课题名称基于FPGA的FSK数字调制器或解调器设计姓名彭坚专业电子信息工程班级1381 学号09 指导老师贺富朋课程设计时间2016年12月18日-2016年12月30日（17、18周）教研室意见意见：同意审核人：刘望军一、任务及要求设计任务：利用EDA技术，设计一套FSK数字通信传输系统，要求建立相应的EDA技术实现模型，主要完成2FSK调制器或解调器的编程，仿真与测试。

设计要求：1、给出整体设计框图；2、完成各单元电路电路设计，完成仿真，出示仿真结果；3、写出设计报告；二、进度安排第一周：星期一：安排任务、讲课；星期二至星期五：查资料、设计；第二周：星期一至星期二：设计仿真及调试；星期三～星期四：写总结报告；星期五：答辩。

三、参考资料1. 刘昌华.数字逻辑EDA设计与实践. 北京：国防工业出版社。

2. 苏青,张红.基于CPLD/FPGA技术的数字频率设计.北京：清华大学出版社。

3.黄智伟.FPGA系统设计与实践.北京：电子工业出版社。

4.张凤言.大规模逻辑器件与数字系统设计. 北京：北京航空航天大学出版社。

目录一、2FSK设计的基本原理 (1)1.1 2FSK的调制 (1)1.2 2FSK的解调 (2)二、设计方案 (3)2.1调制程序 (3)2.2解调程序 (5)三、仿真 (6)3.1 FSK调制仿真 (6)3.2 FSK解调仿真 (8)四、心得体会 (10)一、2FSK 调制和解调的基本原理二进制频移键控（2FSK ）是由两种不同频率的正弦波来分别表示数字信号0和1，即通过频率的变化来传递信息。

它的典型的调制方式有：键控法，直接调频法，差分检波算法。

在接收端，2FSK 信号的解调方法也有多种，其中同步解调和包络检波法较为常见，此外还有鉴频法，过零检测法等等。

FPGA/CPLD课程设计报告[FSK调制解调器设计]学生姓名：X X学生学号：200XXXXXX院（系）：电气信息工程学院年级专业：20XX级电子信息工程指导老师：XX X XX 联系电话：XXXXXXXX二〇XX年六月摘要调制解调器是通信系统中的关键设备，其性能的好坏直接关系到整个系统的性能。

经过近两个星期的的实验，我们四个组员齐心协力，利用Quartus II软件中的VHDL语言对FSK频移键控系统就行调制、解调的程序设计。

终于制作出了FSK调制解调器。

本次设计的FSK调制解调器的各项参数分别为：载频f1=12.5MHz,f2=2MHz，调制信号f=1MHz。

本次设计的FSK电路可广泛用于远程自控系统及移频通信中。

采用FSK调制方式的主要优点是：①无需载波恢复，大大降低了系统复杂度。

②对幅度的非线性抗干扰能力强。

因为FSK信号为恒包络信号，其信息完全包含在信号的过零点上，所以比起调幅信号，其对幅度非线性抗干扰能力要强。

③调制解调易用软硬件实现，简单易懂。

关键字VHDL语言，FSK调制，FSK解调ABSTRACTThe modem communication system is the key equipment, its performance has a direct relationship to the entire system performance. After nearly two weeks of experiments, we four members together, use Quartus II in the software of VHDL language to FSK FSK system will do modulation and demodulation of the program design. Finally made FSK modem. The design of FSK modems are: to determine the parameters of f1 = 12.5 MHz, f2 = 2 MHz, modulation signal f = 1 MHz. The design of FSK circuit can be widely used in remote control system and frequency shift in communications. Utilize FSK modulator way of main advantage is: (1) no carrier recovery, and greatly reduce the system complexity. (2) the amplitude of the nonlinear of anti-jamming ability. Because FSK signal is a constant envelope signal, the information is fully contained in the signal zero, so, the amplitude modulated signal than by nonlinear anti-interference ability is ambitious. (3) demodulation is easy to use software and hardware realization, simple and understandable.Key word VHDL Language, FSK make, FSK solution adjustFPGA课程设计目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1 题目的意义 (1)1.2 设计要求 (1)2 FSK设计的基本原理 (2)2.1 FSK的调制 (2)2.2 FSK的解调 (3)3 设计方案 (5)3.1 FSK基于VHDL语言调制程序 (5)3.2 FSK基于VHDL语言解调程序 (6)4 测试 (8)4.1 FSK调制仿真 (8)4.2 FSK解调仿真 (11)5 结论 (14)6 参考文献 (15)FPGA课程设计——绪论1 绪论1.1 题目的意义数字调制技术是现代通信的一个重要内容，在数字通信系统中,由于数字信号具有丰富的低频成份，不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而需要将基带信号进行数字调制(Digital Modulation)。

一、设计原理1、 2FSK 调制原理2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为0f 时代表传0，载频为1f 时代表传1。

显然，2FSK 信号完全可以看成两个分别以0f 和1f 为载频、以n a 和n a 为被传二进制序列的两种2ASK 信号的合成。

2FSK 信号的典型时域波形如图1所示，-A图1 2FSK 信号的典型时域波形其一般时域数学表达式为t nT t g a t nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(ωω⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑ （10-1）式中，002f πω=，112f πω=，n a 是n a 的反码，即⎩⎨⎧=PP a n －概率为概率为11⎩⎨⎧=PP a n －概率为概率为1012、用FPGA 实现2FSK 调制器的方案采用键控法实现2FSK ，功能模块设计如图2所示。

图2 用FPGA 实现2FSK 调制器方案通过不同的分频器，产生频率分别为f1和f2的基频。

基带信号为“1”时，频率f1的信号通过；当基带信号为“0”时，频率f2的信号通过。

f1和f2作为正弦表的地址发生器的时钟，正弦表输出正弦波的样点数据，经过D/A 数模转换，得到连续的2FSK 信号。

3、 程序设计原理本实验制作一个基于FPGA 的2FSK 调制器，其设计原理图如图2所示。

程序整体由四个子模块构成：正弦波形模块，采用64个点作为一个波形的数据周期，即正弦波的一个周期的波形采样为64个点；100KHz 分频模块，利用FPGA 上50MHz 的晶振分频得到，作为正弦波形的频率f1；400KHz 分频模块，利用FPGA 上50MHz 的晶振分频得到，作为正弦波形信号的频率f2；1Hz 分频模块，利用PGA 上27MHz 的晶振分频得到，作为频率f1或f2的选择信号。

电路图如图3所示：图3 电路原理图二、源程序代码//顶层模块module FSK(clk_50M,clk_27M,reset,sin_out);input clk_50M,clk_27M,reset;output[7:0] sin_out;wire clk_100K,clk_400K,clk,flag;divider1 U1(clk_100K,reset,clk_50M);divider2 U2(clk_400K,reset,clk_50M);select_clk U3(clk,flag,reset,clk_27M,clk_100K,clk_400K); sin U4(clk,reset,sin_out);endmodule//分频器1 f1(100KHz)module divider1(clk_100K,reset,clk_50M);output clk_100K;input reset,clk_50M;reg clk_100K;reg[23:0] cnt;always @(posedge clk_50M)beginif (reset)begincnt<=0; //同步复位clk_100K<=0;endelse if(cnt==249)begincnt<=0;clk_100K<=~clk_100K;endelsecnt<=cnt+1; //计数endendmodule//分屏器2 f2(400kHz)module divider2(clk_400K,reset,clk_50M);output clk_400K;input reset,clk_50M;reg clk_400K;reg[23:0] cnt;always @(posedge clk_50M)beginif (reset)begincnt<=0; //同步复位clk_400K<=0;endelse if(cnt==42)begincnt<=0;clk_400K<=~clk_400K;endelsecnt<=cnt+1; //计数endendmodule//分屏器3 (1Hz,用来选频)module select_clk(clk,flag,reset,clk_27M,clk_100K,clk_400K); input clk_100K,clk_400K,clk_27M,reset;output clk,flag;reg clk,flag;reg[23:0] cnt;always @(posedge clk_27M)beginif (reset)begincnt<=0; //同步复位flag<=0;endelse if(cnt==13499999)begincnt<=0;flag<=~flag;endelsecnt<=cnt+1; //计数case(flag)0:clk<=clk_100K; //用来选择正弦信号的频率1:clk<=clk_400K;endcaseendendmodule//正弦波形模块module sin(clk,reset,sin_out);input clk,reset;output[7:0] sin_out;reg[7:0] sin_out;reg[6:0] num;always@(posedge clk or posedge reset)beginif(reset)sin_out<=0;else if(num==63)num<=0;elsenum<=num+1;case(num)0:sin_out<=255;1:sin_out<=254;2:sin_out<=252;4:sin_out<=245; 5:sin_out<=239; 6:sin_out<=233; 7:sin_out<=225; 8:sin_out<=217; 9:sin_out<=207; 10:sin_out<=197; 11:sin_out<=186; 12:sin_out<=174; 13:sin_out<=162; 14:sin_out<=150; 15:sin_out<=137; 16:sin_out<=124; 17:sin_out<=112; 18:sin_out<=99; 19:sin_out<=87; 20:sin_out<=75; 21:sin_out<=64; 22:sin_out<=53; 24:sin_out<=43; 24:sin_out<=34; 25:sin_out<=26; 26:sin_out<=19; 27:sin_out<=13; 28:sin_out<=8; 29:sin_out<=4; 30:sin_out<=1; 31:sin_out<=0; 32:sin_out<=0; 33:sin_out<=1; 34:sin_out<=4; 35:sin_out<=8; 36:sin_out<=13; 37:sin_out<=19; 38:sin_out<=26; 39:sin_out<=34; 40:sin_out<=43; 41:sin_out<=53; 42:sin_out<=64; 43:sin_out<=75; 44:sin_out<=87; 45:sin_out<=99; 46:sin_out<=112;48:sin_out<=137;49:sin_out<=150;50:sin_out<=162;51:sin_out<=174;52:sin_out<=186;53:sin_out<=197;54:sin_out<=207;55:sin_out<=217;56:sin_out<=225;57:sin_out<=233;58:sin_out<=239;59:sin_out<=245;60:sin_out<=249;61:sin_out<=252;62:sin_out<=254;63:sin_out<=255;default:sin_out<=8'bx;endcaseendendmodule三、仿真结果1、分屏器模块仿真结果如图4所示：图4 分屏器模块仿真结果2、正弦波形模块仿真结果如图5所示：图5 正弦波形模块仿真结果图6 最终波形输出结果图7 modelsim仿真波形图四、实验结果利用DE2上的拓展引脚，接到单片机上的数/模转换芯片DAC0832，再用示波器测试芯片的输出引脚查看波形，结果如图8和图9所示：图8 频率为f1的正弦波形图9 频率为f2的正弦波形图10 混合波形图从以上分析可知，该设计实现了2FSK调制器的功能：基带信号为“1”时，频率f1的信号通过；当基带信号为“0”时，频率f2的信号通过。

基于FPGA的FSK调制解调器设计与实现FSK调制解调器是一种常用的数字通信技术，可用于数据传输、无线通信等领域。

本文将介绍基于FPGA的FSK调制解调器的设计和实现，包括原理介绍、系统设计、硬件实现和性能分析等方面。

一、引言FSK调制解调器是一种数字通信系统，它通过改变载波频率的方式来传输数字信号。

本文基于FPGA实现FSK调制解调器，利用FPGA 的灵活性和可重构性，提供了一种高效、可靠的数字通信解决方案。

二、FSK调制解调原理介绍FSK调制解调器是通过将数字信号映射到两个不同频率的载波上，实现信息传输的。

调制过程中，二进制数据0和1分别对应两个特定频率的载波，解调过程中通过判断输入信号的频率来还原原始数据。

三、系统设计1. FSK调制器在FPGA中设计FSK调制器，需要使用相应的调制算法将数字信号转换为两个不同频率的载波。

可以采用数字频率合成技术合成两个不同频率的信号，并通过逻辑电路实现相应的调制功能。

2. FSK解调器FSK解调器的设计目标是通过输入信号的频率变化来判定数字信号的0和1。

可以采用数字滤波器和频率判决电路实现解调功能，将输入的频率信号转换为相应的数字信号。

四、硬件实现1. FPGA配置基于FPGA的FSK调制解调器的硬件实现，首先需要将相应的调制解调算法和电路设计编写为硬件描述语言如VHDL，并经过综合、布局布线等步骤生成比特流。

2. ADC和DAC为了接收和发送模拟信号，需要使用ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，并使用DAC（数模转换器）将数字信号转换为模拟信号。

3. 时钟模块与控制模块为了保持系统的同步和稳定性，需要设计时钟模块和控制模块。

时钟模块用于在固定的时间间隔内，对输入信号进行采样和调制；控制模块用于控制时钟、数据流等系统参数，保证系统的正常运行。

五、性能分析1. 调制误差分析通过对比输入信号与调制后的信号的频谱图，可以评估FSK调制器的性能，主要包括频率偏移、频谱扩展等指标。

基于FPGA的FSK调制解调系统设计摘要数字调制技术作为通信技术领域中极为重要的一个方面，得到了迅速发展。

随着数字调制技术的出现，在有限的带宽内传输高速的数据已成为可能。

在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。

FSK是数据通信中使用较早的一种通信方式。

由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到较为广泛的应用。

本文首先介绍了2FSK调制与解调的工作原理，以及VHDL程序设计和仿真方法。

在此基础上，本文给出了2FSK调制与解调的具体实现方法以及实验结果，并进行了分析和讨论。

然后详细介绍了基于FPGA的2FSK信号发生器的设计方法，提供了VHDL 源代码在QuartusⅡ环境下的仿真结果。

整个系统的功能在EDA技术开发平台上调试通过，具有较高的实用性和可靠性。

关键词：FPGA，CPLD，调制，解调，2FSKTHE DESIGN OF FSK MODEM BASED ON FPGAABSTRACTDigital modulation techniques in the field of communication technology as a very important aspect has been developing rapidly. With the emergence of digital modulation techniques, in the limited bandwidth and high-speed data transmission possible. In digital transmission systems, digital signal modulation of high-frequency carrier, into a band signal transmission through the channel in the receiver demodulation into a digital signal after the resumption. FSK is used in data communications as a means of communication earlier. As a result of this approach easy to implement modem, anti-noise and anti-decay properties of strong, so low-speed data transmission in the communication system to be more widely used.This article introduced the first modulation and demodulation 2FSK working principle, as well as the VHDL design and simulation methods. On this basis then, this paper 2FSK specific modulation and demodulation method and experimental results and an analysis and discussion. Details of FPGA-based signal generator 2FSK the design methodology, VHDL source code provided in the Quartus Ⅱsimulation environment. The entire system technology development in EDA platform debugging through high practicality and reliability.KEYWORDS: FPGA,CPLD,modulation,demodulation,2FSK目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究思路和方案分析 (1)1.3主要研究内容 (3)2 可编程片上系统开发技术 (5)2.1可编程逻辑器件及硬件描述语言VHDL (5)2.1.1可编程逻辑器件简介 (5)2.1.2硬件描述语言VHDL简介 (6)2.2可编程片上系统技术 (8)2.3Q UARTUS Ⅱ介绍 (10)3 FSK调制解调原理 (12)3.1二进制频移键控信号的调制原理 (12)3.2二进制频移键控信号的解调原理 (14)3.3载波信号发生器原理 (15)4 调制解调器系统的实现 (18)4.1系统整体分析 (18)4.2调制部分 (19)4.2.1 四位可预置二进制减计数器 (19)4.2.2 正弦波合成器 (20)4.2.3 调制仿真 (21)4.3解调部分 (22)4.3.1 同步脉冲发生器 (22)4.3.2 计数器 (23)4.3.3 判别锁存电路 (24)4.3.4 解调仿真 (25)4.4本章小结 (26)5 总结与展望 (27)参考文献 (28)致谢 (29)1 绪论1.1 研究背景通信技术融入计算机和数字信号处理技术以后发生了革命性的变化，它和计算机技术、信号处理技术结合是现代通信技术的标志。

基于FPGA的CPFSK调制解调器设计与实现随着无线通信技术的快速发展，频率偏移键控频移键控（CPFSK）调制解调器在数字通信系统中发挥着重要的作用。

本文将介绍如何基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）设计和实现一个高性能的CPFSK 调制解调器。

文章将从原理介绍、系统设计、硬件实现和性能评估等方面展开讨论。

一、引言CPFSK是一种基于频率偏移的调制技术，适用于许多数字通信系统中。

其具有频谱效率高、抗干扰性强等优点，因此在无线通信领域得到广泛应用。

为了满足不同应用场景的需求，设计一个高性能、低功耗的CPFSK调制解调器是非常重要的。

二、系统设计1. 调制器设计CPFSK调制器的设计主要包括生成正弦信号、生成频率调制信号和信号合成等步骤。

我们可以利用FPGA的资源来实现这些功能。

通过分析CPFSK调制的原理，我们可以设计出一个高效的调制器电路，并将其转化为硬件描述语言进行实现。

2. 解调器设计CPFSK解调器的设计与调制器类似，主要包括解调出载波频率和解调出基带信号等步骤。

在解调器设计中，我们需要将接收到的信号进行滤波、混频等处理，以还原原始的基带信号。

同样地，我们可以利用FPGA的资源来实现这些功能。

三、硬件实现1. 系统结构基于FPGA的CPFSK调制解调器可以采用并行处理的结构。

通过并行计算，我们可以提高系统的运算速度和实时性。

在系统结构设计中，我们需要考虑FPGA的资源限制和系统的实际应用需求，合理划分各个模块并进行资源分配。

2. 硬件描述语言我们可以使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）进行CPFSK调制解调器的设计和实现。

硬件描述语言可以以高层次的形式描述硬件电路，并且可以方便地在FPGA上进行逻辑综合和布局布线。

四、性能评估为了评估设计的CPFSK调制解调器的性能，我们可以使用仿真工具进行系统级仿真和时序仿真。

通过仿真，我们可以得到系统的误码率、噪声性能等性能指标，并对设计进行优化。

大连交通大学信息工程学院毕业设计(论文) 题目基于FPGA的FSK调制解调器的设计学生姓名李元开专业班级信工09-2班指导教师徐佳职称讲师所在单位电气工程系信息工程教研室教研室主任石桂名完成日期2013年6月28日摘要传统的模拟无线通信一般采用调频(FM)和调幅(AM)两种方式，它们已不能适应高速数据通信的要求。

进入80年代后，数字无线通信方式以其便于传输和交换，便于存储、处理、抗干扰能力强，差错可控等优点成为主流，其调制方式有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和相移键控(PSK)，其中频移键控(FSK)是用不同频率的载波来传送数字信号。

FSK信号具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，在日常生活和工业控制中被广泛采用。

本课题主要研究设计基于FPGA使用EDA开发软件QuartusⅡ上实现以正弦信号为载波的FSK调制信号调制和解调。

设计出FSK调制解调器的总体方案，满足外围电路简单，效率高，执行速度高，实用性高等特点，实现简化传统调制解调器设计的目的。

文中介绍了FSK调制解调的基本原理，用VHDL语言实现了2FSK调制解调器的设计，整个系统设计在QuartusⅡ开发平台上进行编译仿真，最后在EPM7032LC44-15目标芯片上实现。

仿真结果表明此设计方案是可行的，系统具有较高的实用性和可靠性。

关键词:现场可编程门阵列频移键控调制解调器超高速集成电路硬件描述语言AbstractSimulation of traditional wireless communication using frequency modulation (FM) and amplitude modulation (AM) in two ways, they can't adapt to the requirements of high-speed data communication. After the 1980s,The digital wireless communication become mainstream because of it easy to transporting and switching, storing, processing,and strong anti-interference ability, error easy to control, etc. It has three kinds of modulation.They are amplitude shift keying (ASK), frequency shift keying (FSK) and phase shift keying (PSK). Frequency shift keying (FSK) use different carrier frequency to transmit digital signals. FSK signal has some strong points such as interference ability, long transmission distance. It is widely used in industrial control and in daily life. The main subject of study design based on FPGA using QuartusⅡ EDA software development to achieve a sinusoidal signal that FSK modulated carrier signal modulation and demodulation. The overall design of the FSK modem solutions to meet external circuit is simple, high efficienceed, and high availability, to achieve the purpose of simplifying the traditional modem design. This paper introduces the basic principle of FSK modulation and modulation. Based on VHDL, the design of 2FSK modem is realized. The whole system design is compiled and simulated based on the development platform QuartusⅡ. Finally the system is implemented on the object chip, EPM7032LC44-l5.The simulation results indicate that this design scheme is feasible. This system has high practicability and reliability.Key words:FPGA FSK modem VHDL目录1 前言 (1)1.1课题来源及意义 (1)1.2课题的设计要求 (1)1.3课题可行性分析 (1)2 EDA技术概述 (3)2.1EDA (3)2.1.1 EDA简介 (3)2.1.2 EDA的应用 (3)2.1.3 EDA技术的发展趋势 (4)2.2Q UARTUS II (5)2.2.1 Quartus II简介 (5)2.2.2 Quartus II设计流程 (5)2.3VHDL (7)2.3.1 VHDL简介 (7)2.3.2 VHDL特点 (8)2.3.3 VHDL语言优势 (9)3 FPGA概述 (10)3.1FPGA技术及特点 (10)3.2FPGA的结构组成 (10)3.3FPGA的发展及应用 (11)3.4FPGA的设计流程 (11)3.5FPGA目标芯片的选择 (13)3.5.1 目标芯片实物图及器件框图 (13)3.5.2 目标芯片参数 (15)4 FSK调制解调器模块的设计 (16)4.1FSK的简介 (16)4.2调制系统设计 (16)4.2.1 FSK的调制原理 (16)4.2.2 FSK调制电路的设计 (17)4.3FSK解调系统设计 (18)4.3.1 FSK的解调原理 (18)4.3.2 解调系统设计 (18)5 FSK调制解调器硬件电路验证与结果分析 (20)5.1Q UARTUSⅡ软件进行模块仿真与调试 (20)5.1.1 调制电路程序设计 (20)5.1.2 调制电路波形仿真结果图 (21)5.1.3 解调电路程序设计 (22)5.1.4 解调电路波形仿真结果图 (23)5.2FSK调制解调器整体设计 (24)结论 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)1 前言1.1 课题来源及意义随着社会的不断进步，通信的重要性渐渐地凸显出来。