基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计 (2009 年度畅销榜NO.2719 )

本书主要介绍了基于CPLD/FPGA的数字通信系统的设计原理与建模方法。从通信系统的组成、EDA概述及建模的概念开始（第1～2章），围绕数字通信系统的VHDL设计与建模两条主线，讲述了常用基本电路的建模与VHDL编程设计（第3章），详细地介绍了数字通信基带信号的编译码、复接与分接、同步信号提取、数字通信基带和频带收发信系统、伪随机序列与误码检测等的原理、建模与VHDL编程设计方法（第4～9章）。全书主要是基于CPLD/FPGA芯片和利用VHDL语言实现对数字通信单元及系统的建模与设计。
全书内容新颖，循序渐进，概念清晰，针对性和应用性强，既可作为高等院校通信与信息专业的高年级本科生教材或研究生的参考书，也可供科研人员及工程技术人员参考。

第1章 绪论
1.1 通信系统概述
1.1.1 引言
1.1.2 通信系统的组成
1.1.3 衡量通信系统的主要性能指标
1.2 EDA概述
1.2.1 引言
1.2.2 关于专用集成电路（ASIC）与VHDL
1.2.3 现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）
1.2.4 关于EDA工程设计方法学与数字通信系统建模
本章小结
思考题与习题
第2章 通信系统的VHDL建模
2.1 引言
2.1.1 系统的概念
2.1.2 模型与建模
2.2 数字通信系统的VHDL建模
2.3 数字通信系统的VHDL建模的一般考虑
2.3.1 根据所要处理的数字信号性质考虑系统的VHDL建模
2.3.2 对于较复杂的含模拟电路的数字通信系统的建模考虑
2.3.3 考虑结构体三种描述方法的特点和应用
2.3.4 两种设计输入方式的特点和应用
2.3.5 其他考虑
2.4 通信系统的VHDL建模对系统性能的影响与评估
2.4.1 可行性的影响
2.4.2 可靠性的影响
2.4.3 效率的影响
2.4.4 如何评估数字通信系统的VHDL建模
本章小结
思考题与习题
第3章 常用基本电路模块的建模与设计
3.1 引言
3.2 基本组合逻辑电路的VHDL模型与设计
3.2.1 非门电路
3.2.2 与门电路
3.2.3 与非门电路
3.2.4 或非门电路
3.2.5 与或非门电路
3.2.6 异或门电路
3.2.7 同或门电路
3.3 基本时序逻辑电路的VHDL设计
3.3.1 时序逻辑电路的特点
3.3.2 基本时序电路的建模与设计
3.4 加法器的建模与设计
3.4.1 半加器
3.4.2 全加器
3.5 乘法器的VHDL设计
3.5.1 乘法器的建模
3.5.2 乘法器的程序设计
3.5.3 乘法器的仿真验证
3.6 Max+plusII开发系统操作与应用举例
3.6.1 创建VHDL源程序
3.6.2 自动综合、适配
3.6.3 顶层设计原理图（创建TOP.GDF文件）
3.6.4 时序仿真与编程下载
本章小结
思考题与习题
第4章 基带信号的编、译码建模与设计
4.1 引言
4.2 关于基带信号的编码
4.3 HDB3码的编、译码规则
4.3.1 HDB3码的编码规则
4.3.2 HDB3码的译码规则
4.4 HDB3编码器的VHDL建模与程序设计
4.4.1 HDB3码的VHDL建模思想
4.4.2 基于VHDL硬件描述语言的建模及程序设计
4.4.3 编码器模块的总程序
4.2.4 编码器模块的时序仿真
4.5 HDB3编码器的VHDL建模与程序设计
4.5.1 设计模型
4.5.2 HDB3编码整体模块的总程序及波形仿真
4.6 HDB3译码器的VHDL建模与程序设计
4.6.1 HDB3译码器的整体模型
4.6.2 程序设计
4.7 关于其他形式基带信号的编码建模与设计
4.7.1 关于AMI码的建模
4.7.2 关于数字双相码的建模
4.7.3 关于CMI码的建模
本章小结
思考题与习题
第5章 数字复接技术及其建模与设计
5.1 引言
5.2 数字复接原理
5.2.1 数字复接的基本概念
5.2.2 数字复接的方法及方式
5.3 同步复接器的VHDL建模和设计举例
5.3.1 以四路同步复接器为例的原理框图模型
5.3.2 四路同步复接器的VHDL建模
5.4 同步复接器的VHDL总程序及仿真
5.4.1 四路同步复接器系统的模块链接程序
5.4.2 四路同步复接器系统的时序仿真
5.5 数字分接器原理
5.5.1 数字分接器原理框图
5.5.2 位同步时钟信号的提取
5.5.3 帧同步信号的提取
5.5.4 时序信号恢复
5.5.5 解复用（分接）过程
5.6 同步分接器的VHDL建模举例
5.7 同步分接器的VHDL设计举例
5.7.1 顶层原理图的建立
5.7.2 各部分功能模块的原理图
5.7.3 时序仿真
本章小结
思考题与习题
第6章 同步技术与VHDL设计
6.1 引言
6.2 位同步
6.2.1 插入导频法
6.2.2 直接法
6.2.3 数字锁相法位同步提取的VHDL设计
6.2.4 位同步系统的性能分析
6.3 载波同步
6.3.1 概述
6.3.2 载波同步
6.3.3 载波同步系统的稳态相差和随机相差
6.3.4 关于载波同步信号提取的VHDL设计的考虑
6.4 帧同步
6.4.1 概述
6.4.2 连贯式插入法帧同步
6.4.3 帧同步信号提取的VHDL建模与设计
6.4.4 帧同步系统的性能分析
本章小结
思考题与习题
第7章 数字通信基带系统的建模与设计
7.1 引言
7.2 含绝相变换器的基带系统的建模与设计
7.2.1 系统模型
7.2.2 绝相变换器
7.2.3 相绝变换器
7.2.4 绝相/相绝变换的基带系统的建模与仿真
7.3 HDB3编、译码器的基带系统的建模与设计
7.3.1 系统模型
7.3.2 HDB3信号的产生
7.3.3 HDB3信号的译码
7.4 多路信号复用的基带系统的建模与设计
7.4.1 多路信号复用的基带系统模型
7.4.2 基带发信系统的设计模型
7.4.3 多路复用信号的产生
7.4.4 多路复用基带接收系统的设计模型
7.4.5 帧同步信号提取模块
7.4.6 同步分接器模块
7.4.7 多路信号复用基带系统整体VHDL的建模与仿真验证
7.5 PPM（脉位调制）基带系统的建模与设计
7.5.1 PPM基带系统的模型
7.5.2 PPM信号产生的原理
7.5.3 PPM信号产生的各功能模块的VHDL程序设计
7.5.4 PPM信号解调器的建模与程序设计
7.5.5 PPM基带系统的模型
7.5.6 PPM基带系统的时序仿真
本章小结
思考题与习题
第8章 数字信号频带传输系统的建模与设计
8.1 引言
8.2 二进制振幅键控（ASK）的调制与解调
8.2.1 ASK调制方法
8.2.2 基于VHDL硬件描述语言的ASK振幅键控法调制程序设计
8.2.3 ASK解调的一般原理
8.2.4 基于VHDL硬件描述语言的ASK振幅键控法解调的建模与设计
8.3 二进制频移键控（FSK）调制与解调
8.3.1 FSK信号的产生
8.3.2 基于VHDL硬件描述语言的FSK频率键控法调制程序设计
8.3.3 FSK信号的解调
8.3.4 基于VHDL硬件描述语言的FSK频率键控法解调程序设计
8.4 二进制相位键控（PSK）调制与解调
8.4.1 绝对调相和相对调相
8.4.2 CPSK信号的产生
8.4.3 DPSK信号的产生
8.4.4 CPSK调制电路的VHDL建模与程序设计
8.4.5 DPSK信号的解调
8.4.6 CPSK解调电路的VHDL建模与程序设计
8.4.7 DPSK信号调制电路的VHDL建模与程序设计
8.4.8 DPSK解调电路的VHDL建模与程序设计
8.5 多进制数字振幅调制（MASK）系统
8.5.1 多进制数字振幅调制（MASK）
8.5.2 MASK信号的产生
8.5.3 MASK调制电路的VHDL建模与程序设计
8.6 多进制数字频率调制（MFSK）系统
8.6.1 多进制数字频率调制（MFSK）
8.6.2 MFSK调制电路的VHDL建模与程序设计
8.7 多进制数字相位调制（MPSK）系统
8.7.1 多进制数字相位调制（MPSK）
8.7.2 4PSK信号
8.7.3 MPSK调制电路的VHDL建模与程序设计
8.7.4 MPSK解调电路的VHDL建模与程序设计
本章小结
思考题与习题
第9章 伪随机序列与误码检测原理、建模与设计
9.1 引言
9.2 伪随机序列及其产生原理与VHDL设计
9.2.1 伪随机序列发生器
9.2.2 m序列发生器的建模与设计举例
9.3 通信中的误码检测
9.3.1 概述
9.3.2 误码性能指标
9.3.3 误码性能测试
9.4 简单误码检测器的建模与设计举例
9.4.1 误码检测器系统的构成
9.4.2 位同步信号提取
9.4.3 简单误码检测器的建模
9.5 简单误码检测器中主要单元模块的程序设计
9.5.1 移位与串/并变换模块
9.5.2 逐位比较检测模块
9.5.3 状态并行比较模块
9.5.4 本地m序列产生模块
9.5.5 并行输入与状态控制模块
9.5.6 误码统计与门限检测模块
9.5.7 连“1”状态计数器模块
本章小结
思考题与习题
主要参考文献

随着社会生产力的发展，各种电子新产品的开发速度越来越快。现代计算机技术和微电子技术的进一步结合和发展，使得集成电路的设计出现了两个分支。一个是传统的更高集成度的集成电路的进一步研究；另一个是利用高层次VHDL/Verilog等硬件描述语言对新型器件（FPGA/CPLD）进行专门设计，使之成为专用集成电路（ASIC），这不仅大大节省了设计和制造时间，而且对设计者，不必考虑集成电路制造工艺，现已成为系统级产品设计的一项新的技术。 现代通信技术的发展随着VHDL等设计语言的出现和ASIC的应用也进入了一个新的阶段，特别是，对数字通信系统的ASIC芯片的研究有着重要的实践性意义。 EDA技术可把数字通信技术、微电子技术和现代电子设计自动技术结合起来，实现了硬件设计软件化，加速了数字通信系统设计的效率，降低了设计成本。 本教材就是基于CPLD/FPGA芯片，利用EDA技术针对数字通信系统相关的功能部分的研究和设计方法进行了介绍，以供读者借鉴和参考。本书的主要特点是通过大量实例介绍数字通信系统的VHDL建模与设计方法及技巧，力求理论联系实际，强调创造性思维。这将有助于培养学生的创新思维和设计能力。本书适用于具有一定的通信理论和VHDL设计知识的电子信息类专业高年级学生。本教材还可作为学生课程设计、毕业设计、大学生电子设计竞赛的参考书，也可以作为工程技术人员和教师的参考书及研究生学习的参考书。 全书共分9章。第1章对通信系统和EDA技术做了概述，第2章是关于通信系统的建模，第3章介绍了常用基本电路模块的建模与设计，第4章介绍了基带信号的编、译码建模与设计，第5章介绍了数字通信复接技术及其建模与设计，第6章介绍了同步技术与VHDL设计，第7章介绍了数字基带系统的建模与设计，第8章介绍了数字信号频带传输系统的建模与设计，第9章介绍了伪随机序列与误码检测原理、建模与设计。 本教材第1～7章以及第9章由桂林电子工业学院段吉海编写，第8章由南华大学黄智伟编写。段吉海对全书进行了统稿。 本教材由北京联合大学王毓银教授主审。桂林电子工业学院敖发良教授和郑继禹教授对本书的写作给予了关心和大力支持，并提出了不少宝贵意见。在写作中，还得到了邓德迎、赵中华、田克纯、林基明、张德安等老师的鼎力相助以及蒋梅艳老师、李富英高工的热情支持。桂林电子工业学院98级学生徐敏和99级学生尹月静、姚明果、邓洪高、曾庆华、李晓彬、夏涛，南华大学00级学生潘礼等对本书中部分程序的设计有过积极的贡献。另外，还得到了电子工业出版社领导、编辑及有关人员的支持和帮助。本书还从参考文献以及其他有关著作中汲取了许多有益的内容。在此一并表示衷心的感谢。 由于作者水平有限，错误和不当之处在所难免，殷切希望广大读者批评指正。 编著者 2004年5月