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一种基于FPGA的锁相环位同步提取电路设计概述同步是通信系统中一个重要的问题。
在数字通信中，除了获取相干载波的载波同步外，位同步的提取是更为重要的一个环节。
因为只有确定了每一个码元的起始时刻，才能对数字信息作出正确的判决。
利用全数字锁相环可直接从接收到的单极性不归零码中提取位同步信号。
一般的位同步电路大多采用标准逻辑器件按传统数字系统设计方法构成，具有功耗大，可靠性低的缺点。
用FPGA设计电路具有很高的灵活性和可靠性，可以提高集成度和设计速度，增强系统的整体性能。
本文给出了一种基于fpga 的数字锁相环位同步提取电路。
数字锁相环位同步提取电路的原理数字锁相环位同步提取电路框本地时钟产生两路相位相差p的脉冲，其频率为fo=mrb，rb为输入单极性不归零码的速率。
输入信码的正、负跳变经过过零检测电路后变成了窄脉冲序列，它含有信码中的位同步信息，该位同步窄脉冲序列与分频器输出脉冲进行鉴相，分频比为m。
若分频后的脉冲相位超前于窄脉冲序列，则在1端有输出，并通过控制器将加到分频器的脉冲序列扣除一个脉冲，使分频后的脉冲相位退后；若分频后的脉冲相位滞后窄脉冲序列，则在2端有输出，并通过控制器将加到分频器的脉冲序列附加一个脉冲，使分频后的脉冲相位提前。
直到鉴相器的1、2端无输出，环路锁定。
基于fpga的锁相环位同步提取电路该电路如该电路由d触发器组成的二分频器和两个与门组成，它将fpga 的高频时钟信号clk_xm变换成两路相位相反的时钟信号，由e、f输出，然后送给控制电路的常开门g3和常闭门g4。
其中f路信号还作为控制器中的d1和。
一种基于FPGA的位同步信号的实现
刘小群
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2011(000)005
【摘要】同步是通信系统中非常重要的一个实际问题,是保证整个通信系统进行有序而可靠工作的技术支撑.在数字通信系统中,除了载波同步外,还需要实现位同步.实现位同步的方法主要有滤波法和锁相法,位同步锁相法的基本原理和载波同步的原理基本类似.本文设计了一种数字锁相法位同步提取方案,分析了位同步提取原理,阐述了实现方案和模块设计的方法,在MaxplusⅡ下完成编译、综合、仿真、下载到FPGA芯片等功能.仿真及试验表明,设计稳定可靠,且能够满足要求.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】刘小群
【作者单位】宝鸡文理学院,物理与信息技术系,陕西,宝鸡,721016
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.一种基于FPGA精确位同步的设计与实现 [J], 伍建辉
2.一种基于FPGA的硬件开环位同步电路设计与实现 [J], 秦文兵;罗来源;向闻
3.一种新的DTI位同步方法与FPGA实现 [J], 胡玉霞;杨志刚;胡墩
4.一种抗衰落的位同步设计和FPGA实现 [J], 刘丽哲;张德华
5.数字通信系统中位同步信号提取的FPGA实现 [J], 张礼勇;楚鹤
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xxxx学院毕业设计论文题目：基于单片机和FPGA的位同步信号提取专业班级：电子信息工程学生姓名：学号：完成日期：指导教师：评阅教师：2006 年6月湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文)诚信承诺书本人慎重承诺和声明：所撰写的《基于单片机和FPGA的位同步信号提取》是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。
设计(论文)的研究成果归属学校所有。
学生(签名)年月日湖南工程学院应用技术学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：基于单片机和FPGA的位同步信号提取姓名专业电子信息工程班级 0281 学号 16指导老师刘正青职称实验师教研室主任刘望军一、基本任务及要求：本课题是设计一具有通用性的输入信号的位同步提取系统，系统可以实现10HZ~1MHZ的信号同步。
使用单片机进行实时控制现场可编程逻辑门阵列FPGA完成位同步信号提取，通过理论和实验研究，完成硬件电路和软件设计并试制样机，要求完成：1、单片机实时控制FPGA，完成实时频率跟踪测量和自动锁相；2、在FPGA 内部，设计完成以下部分：A、全数字锁相环DPLL，主要包含：数控振荡器、鉴相器、可控模分频器B、LED动态扫描电路、FPGA和单片机的数字接口，以完成两者之间的数字传递3、设计辅助电路：键盘、LED；二、进度安排及完成时间：（1）第二周至第四周：查阅资料、撰写文献综述和开题报告；（2）第五周至第六周：毕业实习；（3）第六周至第七周：项目设计的总体框架：各个模块以及各个模块之间的关系确定，各个模块的方案选择与各个模块的所用主要器件的确定；（4）第八周至第十三周：各个模块的主要器件熟悉及相关知识的熟悉；各个模块的具体任务实现：硬件电路、软件编程；（5）第十四周至第十五周：系统的总体仿真与调试（6）第十六周至第十七周：撰写设计说明书；（7）第十八周：毕业设计答辩；目录摘要........................................................................................................ 错误！未定义书签。
FPGA位同步信号提取1. 简介FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，能够根据用户的需求进行重新配置，实现各种不同的数字电路功能。
在FPGA设计中，位同步信号提取是一个重要的任务，它能够从输入信号中提取出同步信息，用于控制和协调各个模块之间的操作。
本文将介绍FPGA位同步信号提取的原理、方法和实现步骤，并且详细说明如何使用FPGA设计工具进行开发。
2. 原理在FPGA设计中，通常会涉及到多个时钟域（clock domain），每个时钟域都有自己的时钟信号。
由于不同时钟域的时钟频率可能不同，因此需要一种机制来确保数据在不同时钟域之间正确地传输和处理。
这就是位同步（bit-level synchronization）的概念。
位同步信号提取就是从输入信号中提取出用于位同步的控制信息。
这些控制信息通常包括数据有效性标志（valid flag）和数据使能标志（enable flag）。
通过这些标志，可以确定数据何时有效以及何时可以被处理。
3. 方法3.1 插入寄存器为了实现位同步信号提取，通常需要在输入信号路径上插入寄存器。
寄存器能够将输入信号同步到目标时钟域的时钟边沿，确保数据在时序上的正确性。
具体方法是，在输入信号路径上插入一个寄存器，并将寄存器的时钟与目标时钟域的时钟相连接。
这样，输入信号就会在目标时钟边沿被锁存，从而达到位同步的效果。
3.2 控制逻辑设计除了插入寄存器外，还需要设计控制逻辑来提取位同步信号。
控制逻辑通常包括状态机（state machine）和组合逻辑电路。
状态机用于控制数据有效性标志和数据使能标志的生成和更新。
它根据输入信号的状态和当前状态来确定下一状态，并输出相应的控制信号。
组合逻辑电路用于根据输入信号和当前状态来生成数据使能标志。
它可以根据需要进行逻辑运算、比较操作等，以判断数据是否有效并生成相应的使能标志。
3.3 时序约束设置为了确保FPGA设计满足时序要求，需要设置正确的时序约束。
位同步提取设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解位同步的概念，掌握位同步提取的基本原理；2. 学生能够运用所学知识，分析并设计简单的位同步提取电路；3. 学生了解位同步提取在实际通信系统中的应用及其重要性。
技能目标：1. 学生通过实验和仿真，能够实际操作位同步提取过程，提升实践技能；2. 学生能够运用数学工具和分析方法，解决位同步提取中的问题；3. 学生能够小组合作，进行有效沟通，共同完成位同步提取设计方案。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对通信原理的兴趣，激发探索精神和创新意识；2. 学生通过学习，认识到科技发展对社会进步的重要性，增强社会责任感；3. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养团队协作精神。
课程性质：本课程为通信原理的实践应用课程，结合理论知识和实际操作，提高学生的综合能力。
学生特点：学生为高二年级，已具备一定的电子线路基础和数学分析能力，对通信原理有一定了解。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，培养解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重引导学生主动探究，激发学生的学习兴趣和创新能力。
通过小组合作，培养学生团队协作精神和社会责任感。
课程目标分解为具体学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容以《通信原理》教材中“位同步提取”章节为基础，结合以下内容展开：1. 位同步提取基本原理：介绍位同步的概念，同步提取的原理和方法，包括插入导频法、自相关法和锁相环法等；- 教材章节：第三章第五节“位同步提取技术”2. 位同步提取电路设计：分析并设计简单的位同步提取电路，包括电路原理、参数计算和应用实例；- 教材章节：第三章第六节“位同步提取电路的设计与应用”3. 位同步提取在实际通信系统中的应用：介绍位同步提取在数字通信、光纤通信等领域的应用；- 教材章节：第三章第七节“位同步提取在实际通信系统中的应用”4. 实践操作与仿真：安排学生进行位同步提取实验，利用相关软件进行仿真，加深对位同步提取原理和电路设计的理解；- 教材章节：第三章实验“位同步提取实验”教学进度安排：第一课时：位同步提取基本原理第二课时：位同步提取电路设计第三课时：位同步提取在实际通信系统中的应用第四课时：实践操作与仿真教学内容科学系统，注重理论与实践相结合，旨在帮助学生掌握位同步提取技术，提高通信原理应用能力。
FPGA位同步信号提取1. 引言FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以通过编程实现不同的电路功能。
在许多应用中，需要对FPGA进行位同步信号提取，以确保各个模块之间的数据传输和处理的准确性和一致性。
本文将详细介绍FPGA位同步信号提取的原理、方法和实现过程。
2. 原理在FPGA中，位同步信号提取是指从输入数据中提取一个用于同步各个模块的时钟信号。
这个时钟信号通常由一个稳定的时钟源产生，并被分配给FPGA内部的各个模块。
位同步信号提取有两个主要任务：检测输入数据中的时钟边沿，以及生成一个与输入数据频率相匹配的稳定时钟。
2.1 时钟边沿检测在FPGA中，通常使用触发器来检测输入数据中的时钟边沿。
触发器是一种存储元件，在时钟上升沿或下降沿触发时将输入数据存储到输出端口。
通过检测触发器输出端口的变化，可以确定输入数据中是否存在时钟边沿。
常见的触发器类型包括D触发器、JK触发器和T触发器。
这些触发器可以根据需要进行级联，以实现更复杂的时钟边沿检测功能。
在FPGA中，可以使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来描述和实现这些触发器电路。
2.2 稳定时钟生成一旦检测到输入数据中的时钟边沿，需要生成一个稳定的时钟信号，并将其分配给FPGA内部的各个模块。
稳定的时钟信号通常由一个PLL（Phase-Locked Loop）电路来生成。
PLL是一种反馈控制系统，可以根据输入参考时钟的相位和频率来生成一个稳定的输出时钟。
PLL通常由相位比较器、环形振荡器和反馈回路组成。
相位比较器用于比较输入参考时钟和反馈时钟之间的相位差，并产生一个控制信号。
环形振荡器根据控制信号调整自身的振荡频率，使得反馈时钟与输入参考时钟保持同步。
通过不断调整振荡频率，PLL能够自动消除相位差，并生成稳定的输出时钟。
3. 方法在FPGA中实现位同步信号提取有多种方法，下面将介绍两种常用的方法：基于触发器的位同步信号提取和基于PLL的位同步信号提取。
基于FPGA的位同步信号提取毕成军;陈利学;孙茂一【摘要】同步是通信系统中一个非常重要的实际问题.在同步通信系统中,同步系统性能的降低会导致通信系统性能的降低,甚至使通信系统不能正常工作.因此,同步是信息能够正确可靠地进行传输的前提.介绍一种基于FPGA的锁相环位同步提取技术的原理,并用VHDL语言编程实现,在QuartusⅡ下编译仿真通过,给出仿真波形图.经分析该设计稳定可靠,且能够完成要求.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2006(029)020【总页数】3页(P121-123)【关键词】位同步;数字锁相;通信系统;FPGA;VHDL【作者】毕成军;陈利学;孙茂一【作者单位】西南石油大学,四川,成都,610500;西南石油大学,四川,成都,610500;西南石油大学,四川,成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TN91在数字通信系统中，由于消息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需要知道每个码元的起止时刻。
接收机在进行抽样判决时，抽样判决时刻应位于每个码元的终止时刻，因此，接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，他和接收码元的终止时刻应对齐，这就需要同步。
而同步系统的性能会直接影响到通信系统的性能，可以说，在同步系统中，“同步”是进行信息传输的前提，所以采用一个良好的位同步系统至关重要。
本文利用VHDL语言编程，QuartusⅡ作为开发及仿真工具，设计实现了一种基于FPGA的数字锁相环同步信号的提取方法。
1 数字锁相位同步信号提取原理位同步的方法有插入导频法(外同步法)和直接法(自同步法)2种，插入导频法是在发送有用信号的同时，在适当频率位置上插入一个或多个称为导频的正弦波；直接法则不需要专门的导频，而是设法在接收信号中直接提取同步信号。
直接法又分为滤波法和锁相法2种，本文选用数字通信中常使用的数字锁相法。
位同步锁相法的基本原理是在接收端利用鉴相器比较接收码元和本地时钟产生的位同步信号的相位，若两者不一致(超前或滞后)，鉴相器就产生误差信号，并通过控制器调整位同步信号的相位，直至获得准确的位同步信号为止。
