pdh误码测试序列发生器的fpga设计(附件)
摘 要误码测试的时候用的激励信号一般都是伪随机序列。 我们对输出响应进行分析， 把激励信号和系统响应相互对比，这样我们就能得出误码个数以及计算出误码率。 我还能对不同情况下的误码率情况分析，这样就能看出数字通信设备的传输质量。本论文要设计一款能发送伪随机码， 并插入误码,同时在接收端将其检测并计数的误码测试系统。 本文先研究调查了FPGA技术， 学习了伪随机序列的理论。 之后决定， 本设计要使用FPGA来做误码率测试系统。 测试码型为伪随机序列。 设定在伪随机序列中一共插入12位的误码。结合 FPGA 使用的芯片结构特点，采取元件例化语句来完成序列算法。用VHDL语言编程算法。以 Quartus Ⅱ11.0软件作为开发平台，最后使用 Modelsim得到了仿真波形。波形的统计分析表明： 成功的编写出了误码测试序列发生器，并且成功的做到了将误码检测出的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2课题背景 1
1.3伪随机序列发生器的进展 2
1.4课题研究意义 2
1.4.1在通信加密中的应用 2
1.4.2在通信系统中的应用 3
1.5课题研究的主要内容 3
1.6 论文的结构安排 3
第二章 伪随机序列简介 4
2.1伪随机序列 4
2.2.M序列 4
第三章 FPGA与VHDL语言 6
3.1FPGA简介 6
3.2FPGA设计方法 6
3.2.1设计流程 6
3.2.2设计的优点 7
3.3VHDL语言简介 7
3.4VHDL基本结构 8
第四章 误码测试系统设计 9
4.1伪随机序列发生器原理 9
4.2伪随机序列发生器的设计 9
4.3M序列的产生 10
4.4程序设计思路 11
第五章 误码测试序列发生器与仿真结果 12
5.1设计思路 12
5.1.1流程图的设计 12
5.2仿真结果展示 12
5.2.1锁相环模块
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12
5.2.2M序列生成模块 13
5.2.3数据接口模块 13
5.2.4本地M序列生成模块 13
5.2.5同步模块 14
5.2.6误码统计模块 14
5.2.7显示模块 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
绪论
1.1前言
这几年,可编程ASIC器件发展迅速，尤其是其中的热门FPGA。FPGA的系列功能越来越好，价格却越来越便宜。体现出了更快更小更好用的特点。因此,在电子放方面收到很高的重视。开发基于FPGA的数字集成系统是以后开发新技术的方向。FPGA技术发展的出现数个新动向：第1是在FPGA中嵌人有强大功能的处理器；第2是高速并行的I/O接口；第3是实现数字信号的处理能力。针对以上发展趋势, 本设计初步地研究了FPGA技术, 尝试在FPGA中做一个伪随机序列发生器。 在设计中使用了自上而下的设计思路，和模块化设计思想[1]。
在检测的时候我们需要模仿白噪声，但是一般情况下并不能稳定地加入噪声，所以我们要用一种人造的信号来模拟它，这时候就有人发现了一种有着非常不错的随机性的序列，那就是伪随机序列。它们都有宽的功率谱密度和较窄的高峰。这样我们就能轻易地把它们从其他信号或干扰中提取出来。伪随机序列的伪随机性有如下几个体现: (1) 可确定性，(2) 可重复性。正是因为这样，所以当我们接受信号的时候会发现这是一件非常方便的事情。这也从另一个方面展现出了抗干扰能力在伪随机序列的众多特性中是较为关键的一点。
1.2课题背景
伴随着科学技术的日新月异，与人类生活息息相关的通信也得到了充分的发展，并且迅速地于各个领域中产生了不可替代的作用。 这样我们就需要通信设备具有相当靠谱安全的传输能力。万一在传输的过程中信息发生了泄漏，那么很有可能会让我们的财产受到损失。所以为了确保通信设备的安全传输 ， 就必须采用一些仪器对通信设备的安全性进行测试[1]。
误码率能够明显地展现出数字信息在传输过程当中的受损水平。它也是权衡通讯系统优劣的一个重要指标，可否确切无误地检查出通讯系统的误码 ，对通讯系统来说有非常关键的意义。一般采取误码率检测仪来检测通讯系统的误码损毁性能和质量指标，它是能对通讯设备进行传输质量分析的工具。
随着时代的进步，误码检测也会有着相应的进步来方便人们进行检测。在这些进步和发展中我们只要认真观察就能看到有许多的进步是一致的。就像我们会用越来越智能的机器来检测，淘汰那些比较呆板的机器中。还有商品的价格在当今社会一直是众人关注的热点，也是商品竞争力的一种体现，价格昂贵质量却低下的必定会淘汰，所以现在大部分的开发商都会在拥有相同检测能力的情况下降低开发成本，这也促进了误码检测技术的发展。最后，就像现在手机流行的原因一样，小型化、便携化是常用仪器发展和进步的重要方向，毕竟那个现在的人都喜欢携带方便的东西。这里还有另外一个原因，当我们测试一个网络的时候，因为有的网络比较庞大，而检测也不能只在同一个地方进行，这样当我们需要移动的时候就会发现体积较大的一起不容易搬运，非常影响测试效率，而体积小的仪器可以随身携带，转移时也很方便。便携式检测仪器并不要有很全面很完善的检测能力，它的的特征就是其方便好用，所以这种仪器的使用场景一般都是在运行维护的方面。总的来说既然是一种检测工具，那么这种仪器之重要的能力就是在很短的时间里精准地完成检测的工作，并智能的告知我们最后的结果。
现在数据的传输速率的很高，主流的传输方式都是串行传输，这是因为串行方式采取较少的数据线就能达到很高的数据传输速率，这样可以避免并行方式中信号线之间强烈干扰，相当于提高了传输的稳定性。现在串行传输这种方法已然成为了大部分互通的互联标准，这样也要求了误码检测仪必须要能够检测这些通讯协议，于此同时在进行检测之后我们的检测仪器也要给我们一份清晰的报告看出这些协议的性能。协议测试中比较重要的一点是被检测的数据具有一定的抖动性，所以要对协议的抖动容限进行检测。在世界范围内已有的误码检测器大部分都是软件与硬件一起用的方法，但是在中国我们的科技还比较落后，所以我们的误码检测器传输效率都比较差，而且并不能用来测试USB、PCI Express等通用传输协议。而外国的检测机器虽然传输的效率很好，也能够支持USB3.0以及PCI．Express这些公用协议传输的检测，但是价钱非常高，并不能够普及到大众使用。
误码测试的时候用的激励信号一般都是伪随机序列。 我们对输出响应进行分析， 把激励信号和系统响应相互对比，这样我们就能得出误码个数以及计算出误码率。 我还能对不同情况下的误码率情况分析，这样就能看出数字通信设备的传输质量。
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2课题背景 1
1.3伪随机序列发生器的进展 2
1.4课题研究意义 2
1.4.1在通信加密中的应用 2
1.4.2在通信系统中的应用 3
1.5课题研究的主要内容 3
1.6 论文的结构安排 3
第二章 伪随机序列简介 4
2.1伪随机序列 4
2.2.M序列 4
第三章 FPGA与VHDL语言 6
3.1FPGA简介 6
3.2FPGA设计方法 6
3.2.1设计流程 6
3.2.2设计的优点 7
3.3VHDL语言简介 7
3.4VHDL基本结构 8
第四章 误码测试系统设计 9
4.1伪随机序列发生器原理 9
4.2伪随机序列发生器的设计 9
4.3M序列的产生 10
4.4程序设计思路 11
第五章 误码测试序列发生器与仿真结果 12
5.1设计思路 12
5.1.1流程图的设计 12
5.2仿真结果展示 12
5.2.1锁相环模块
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
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5.2.2M序列生成模块 13
5.2.3数据接口模块 13
5.2.4本地M序列生成模块 13
5.2.5同步模块 14
5.2.6误码统计模块 14
5.2.7显示模块 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
绪论
1.1前言
这几年,可编程ASIC器件发展迅速，尤其是其中的热门FPGA。FPGA的系列功能越来越好，价格却越来越便宜。体现出了更快更小更好用的特点。因此,在电子放方面收到很高的重视。开发基于FPGA的数字集成系统是以后开发新技术的方向。FPGA技术发展的出现数个新动向：第1是在FPGA中嵌人有强大功能的处理器；第2是高速并行的I/O接口；第3是实现数字信号的处理能力。针对以上发展趋势, 本设计初步地研究了FPGA技术, 尝试在FPGA中做一个伪随机序列发生器。 在设计中使用了自上而下的设计思路，和模块化设计思想[1]。
在检测的时候我们需要模仿白噪声，但是一般情况下并不能稳定地加入噪声，所以我们要用一种人造的信号来模拟它，这时候就有人发现了一种有着非常不错的随机性的序列，那就是伪随机序列。它们都有宽的功率谱密度和较窄的高峰。这样我们就能轻易地把它们从其他信号或干扰中提取出来。伪随机序列的伪随机性有如下几个体现: (1) 可确定性，(2) 可重复性。正是因为这样，所以当我们接受信号的时候会发现这是一件非常方便的事情。这也从另一个方面展现出了抗干扰能力在伪随机序列的众多特性中是较为关键的一点。
1.2课题背景
伴随着科学技术的日新月异，与人类生活息息相关的通信也得到了充分的发展，并且迅速地于各个领域中产生了不可替代的作用。 这样我们就需要通信设备具有相当靠谱安全的传输能力。万一在传输的过程中信息发生了泄漏，那么很有可能会让我们的财产受到损失。所以为了确保通信设备的安全传输 ， 就必须采用一些仪器对通信设备的安全性进行测试[1]。
误码率能够明显地展现出数字信息在传输过程当中的受损水平。它也是权衡通讯系统优劣的一个重要指标，可否确切无误地检查出通讯系统的误码 ，对通讯系统来说有非常关键的意义。一般采取误码率检测仪来检测通讯系统的误码损毁性能和质量指标，它是能对通讯设备进行传输质量分析的工具。
随着时代的进步，误码检测也会有着相应的进步来方便人们进行检测。在这些进步和发展中我们只要认真观察就能看到有许多的进步是一致的。就像我们会用越来越智能的机器来检测，淘汰那些比较呆板的机器中。还有商品的价格在当今社会一直是众人关注的热点，也是商品竞争力的一种体现，价格昂贵质量却低下的必定会淘汰，所以现在大部分的开发商都会在拥有相同检测能力的情况下降低开发成本，这也促进了误码检测技术的发展。最后，就像现在手机流行的原因一样，小型化、便携化是常用仪器发展和进步的重要方向，毕竟那个现在的人都喜欢携带方便的东西。这里还有另外一个原因，当我们测试一个网络的时候，因为有的网络比较庞大，而检测也不能只在同一个地方进行，这样当我们需要移动的时候就会发现体积较大的一起不容易搬运，非常影响测试效率，而体积小的仪器可以随身携带，转移时也很方便。便携式检测仪器并不要有很全面很完善的检测能力，它的的特征就是其方便好用，所以这种仪器的使用场景一般都是在运行维护的方面。总的来说既然是一种检测工具，那么这种仪器之重要的能力就是在很短的时间里精准地完成检测的工作，并智能的告知我们最后的结果。
现在数据的传输速率的很高，主流的传输方式都是串行传输，这是因为串行方式采取较少的数据线就能达到很高的数据传输速率，这样可以避免并行方式中信号线之间强烈干扰，相当于提高了传输的稳定性。现在串行传输这种方法已然成为了大部分互通的互联标准，这样也要求了误码检测仪必须要能够检测这些通讯协议，于此同时在进行检测之后我们的检测仪器也要给我们一份清晰的报告看出这些协议的性能。协议测试中比较重要的一点是被检测的数据具有一定的抖动性，所以要对协议的抖动容限进行检测。在世界范围内已有的误码检测器大部分都是软件与硬件一起用的方法，但是在中国我们的科技还比较落后，所以我们的误码检测器传输效率都比较差，而且并不能用来测试USB、PCI Express等通用传输协议。而外国的检测机器虽然传输的效率很好，也能够支持USB3.0以及PCI．Express这些公用协议传输的检测，但是价钱非常高，并不能够普及到大众使用。
误码测试的时候用的激励信号一般都是伪随机序列。 我们对输出响应进行分析， 把激励信号和系统响应相互对比，这样我们就能得出误码个数以及计算出误码率。 我还能对不同情况下的误码率情况分析，这样就能看出数字通信设备的传输质量。
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