verilog的4b5b编解码器设计与仿真(附件)【字数：13938】
摘 要摘 要随着通信技术的不断发展，传输介质也不断改变。光纤成为一种极为高效安全的传输介质得到了广泛的应用。但是伴随而来的也是技术上的改变，由于光纤传输的信号源是光源，其特殊的信号源导致了光纤传输中的传输线路码型的改变，使得双极性码型不能再在光接口中传输。因此光纤线路传输码型的研究是十分有必要的。一种新的有效的线路码型就是mBnB码，本文研究的重点就是mBnB码中的一种，4B/5B编码，就是用5bit的二进制数来表示4bit二进制数。在百兆以太网中采用的4B/5B编码与MLT-3编码组合方式，发送码流时先进行4B/5B编码，再进行MLT-3编码，最后再上线路传输。本课题要求采用自定向下的设计方法，在Quartus II开发环境下，使用Verilog硬件描述语言设计并实现4B/5B码的编码和解码模块。结果使用ModelSim进行功能检测，并验证其正确性。关键词Verilog；Quartus II；4B/5B；ModelSim
目 录
第一章 绪论 1
1.1本课题研究背景及意义 1
1.1.1 研究传输码型的必要性 1
1.1.2选择码型应满足的主要要求 1
1.1.3 mBnB码 1
1.1.4 4B/5B编码介绍 2
1.2本课题主要研究的内容 2
1.3论文结构安排 2
第二章 Verilog HDL语言介绍 3
2.1从数字电路讲开来 3
2.1.1集成电路设计流程简介 3
2.2 采用Verilog HDL设计复杂数字电路的优点 5
2.2.1 Verilog HDL比较于传统电路的优点 5
2.2.2. Verilog HDL自身的优越性 6
2.3 Verilog HDL的设计流程简介 6
2.3.1自顶向下（TopDown）设计的基本概念 6
第三章 开发环境搭建 7
3.1 Quartus II的环境搭建 7
3.1.1Quartus II简介及安装 7
3.1.2Quartus II的设计流程 9
3.2 ModelSim仿真介绍 11 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1本课题研究背景及意义 1
1.1.1 研究传输码型的必要性 1
1.1.2选择码型应满足的主要要求 1
1.1.3 mBnB码 1
1.1.4 4B/5B编码介绍 2
1.2本课题主要研究的内容 2
1.3论文结构安排 2
第二章 Verilog HDL语言介绍 3
2.1从数字电路讲开来 3
2.1.1集成电路设计流程简介 3
2.2 采用Verilog HDL设计复杂数字电路的优点 5
2.2.1 Verilog HDL比较于传统电路的优点 5
2.2.2. Verilog HDL自身的优越性 6
2.3 Verilog HDL的设计流程简介 6
2.3.1自顶向下（TopDown）设计的基本概念 6
第三章 开发环境搭建 7
3.1 Quartus II的环境搭建 7
3.1.1Quartus II简介及安装 7
3.1.2Quartus II的设计流程 9
3.2 ModelSim仿真介绍 11 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.2.1 ModelSim简介 11
3.2.2ModelSim与Quartus II的连接 11
3.2.3 ModelSim仿真的基本步骤 12
第四章 4B/5B编码解码器的设计 20
4.1设计流程 20
4.1.1设计原理 20
4.1.2电路模块设计 20
4.2 4B/5B编码解码器模块设计 22
4.2.1算法设计 22
4.2.2编码电路 22
4.2.3译码电路 24
4.3串并转化模块 26
4.3.1串转并模块 26
4.3.2 并转串模块 28
4.3.3时钟分频 29
第五章 逻辑验证与Testbench编写 32
5.1功能仿真概述 32
5.1.1仿真与验证 32
5.1.2 Testbench的三个结构 32
5.2建立Testbench与仿真设计 34
5.2.1时钟信号 35
5.2.2使能信号 36
5.2.3伪随机序列发生器 36
5.3仿真及分析 37
结 语 41
致 谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1本课题研究背景及意义
1.1.1 研究传输码型的必要性
随着数字通信传输的发展，光纤通信展示了其显著的优越性得以迅速发展，光纤通信最大区别与其他通信方式是其使用的信号源是光波，传输的介质是光导纤维，这种特殊性也带来了新的技术挑战，不同于传统的模拟通信，光纤通信的信号源为光波，而光源发光和不发光只能对应0和1两个码型状态，对于许多含有三个状态的传输码型显然不能够在光纤中传输，因此需要通过编码译码来产生新的码型来适合光纤通信是必须考虑的一个问题[12]。
1.1.2选择码型应满足的主要要求
通过上面的介绍可知，在数字光纤通信系统中只能传输高低两个电平即0或1两种码型，除此约束条件之外还应该注意的有：
码流中不能出现连续的同一类型码型，这样会使得难以定位，难以检测。
双极性码型中+1与1交换这一特点可以用来进行监测，但是上文中也提到，光纤中只有0和1两种码型，故原先的检测方案将不再有用，传输过程中的监测需要通过其他方法。
由于光纤中只有0和1两种码型，所以必然存在直流分量，因此，直流分量的存在使得判决电路不再有效。为此，在选择码型时，应考虑这个因素。在光纤通信系统中有许多类码型可以使用，但常用的有伪双极性码，mBnB码，插入比特码和加扰二进码等。
1.1.3 mBnB码
mBnB码是一个解决上述问题很好的码型选择，顾名思义，是指输入一段m比特的数据码流通过一定的约束条件与算法将其转换成n比特是数据码流，并且n=m+1。也就是说，原来的16个数据转换为3个数据，显然效率得到了大大提高。因此转换后的码型有很多“空白位”即多出的数据位，多出的“空白位”便可供存放一些其他检测信息。在码流中除了可以传输编码前的信息以外，还可以传送与误码监测等有关的信息。另一方面，经过适当编码后还可以改善定时信号的提取和直流分量的起伏问题，这些问题将在后面说明。
1.1.4 4B/5B编码介绍
4B/5B编码是本篇论文研究的核心码型，4B/5B编码是mBnB类码型中的一种，顾名思义，这种码型将4比特的数据流转换为5比特的数据流，即24=16种组合编码对应25=32种组合编码，但只采用其中的16种对应4bit码的16种，其他的16种或者未用或者用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。这个码型的优势很显然，不仅提高了效率，而且增加了各种检测项，最终适应与光纤通信，一举三得。
1.2本课题主要研究的内容
本课题采用自定向下的设计方法，研究4B/5B码输入输出逻辑关系，在Quartus II开发环境下，使用Verilog硬件描述语言设计并实现4B/5B码的编码和解码模块，并串转换模块，时钟分频模块，伪随机码模块，编写Testbench并使用ModelSim进行仿真，验证其功能上正确性。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1361.html
