音頻信號數(shù)字化光纖傳輸實驗儀信道的設(shè)計與實現(xiàn)
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3 軟件設(shè)計及仿真介紹
系統(tǒng)采用VerilogHDL語言進(jìn)行程序編寫，在QuartusⅡ環(huán)境下編輯仿真。FPGA內(nèi)部時鐘由18．432 MHz的有源晶振提供。FPGA的工作是：
1)提供D／A轉(zhuǎn)換芯片CS4334，A／D轉(zhuǎn)換芯片CS5342，并串轉(zhuǎn)換芯片LV1023的工作時鐘和串并轉(zhuǎn)換芯片LV1224的參考時鐘，其值均為18．432 MHz。
2)發(fā)送端對數(shù)據(jù)進(jìn)行8B10B編碼，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送給串化器；接收端獲取串并轉(zhuǎn)換后的十位數(shù)據(jù)，進(jìn)行解碼，還原為編碼前的八位數(shù)據(jù)，并將解碼后的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。
3．1 8B10B編解碼
8B10B編碼是目前高速串行通訊普遍采用的編碼方式，8B10B編碼的目的是將八位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10位的數(shù)據(jù)，并使轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)流中“0”和“1”的數(shù)量平衡，避免發(fā)送過程中因過多重復(fù)的出現(xiàn)“0”或“1”而發(fā)生的錯誤，提高線路傳輸的性能，有利于接收器更準(zhǔn)確的捕捉同步時鐘，而且采用特定的碼元可以使接受端更準(zhǔn)確地對準(zhǔn)碼元。8B10B編碼可以看成是586B和384B編碼的組合，組合過后有些編碼可能有兩個值，“1”和“0”的差值稱為平衡度，用RD-表示平衡度為+2或0，RD+表示平衡度-2或0。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)按平衡度分為RD-和RD+兩列。設(shè)變量DISPIN表示正在轉(zhuǎn)換的數(shù)的平衡度，DISPOUT表示下一個轉(zhuǎn)換的數(shù)的平衡度。初始時設(shè)DISPIN與DISPOUT相等，先從RD-中開始轉(zhuǎn)換，如果轉(zhuǎn)換后的數(shù)“0”和“1”的數(shù)量相等，繼續(xù)在RD-列中轉(zhuǎn)換下一個數(shù)，如果“0”和“1”的數(shù)不等，則轉(zhuǎn)到RD+列中轉(zhuǎn)換。同理在RD+列中，如果“0”、“1”個數(shù)相等則繼續(xù)在RD+中，否則換到RD-中。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/154036.htm
解碼部分將10位數(shù)據(jù)的前六位和后四位分別按照5B6B和3B4B的列表解碼即可。
3．2 仿真
設(shè)計程序經(jīng)QuartusⅡ綜合器編譯綜合成功后，可以對輸入數(shù)據(jù)、中間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。裝置采用的8B10B編碼方式，分為3B4B和5B6B進(jìn)行編碼。解碼部分依照編碼時相同的分發(fā)將十位數(shù)據(jù)分為4B和6B分別解碼。解碼后再按順序組合成8位數(shù)據(jù)。程序以4B3B、6B5B分別查表的方式實現(xiàn)。程序仿真圖中，adin是編碼之前的八位數(shù)據(jù)，設(shè)為逐次加一的計數(shù)數(shù)據(jù)，為了方便比較，圖中用十進(jìn)制表示。編碼后的十位數(shù)據(jù)為data10b，adout是解碼后的數(shù)據(jù)?？梢钥吹诫m有延遲，解碼后數(shù)據(jù)仍為計數(shù)數(shù)據(jù)，因此程序可以準(zhǔn)確地實現(xiàn)解碼功能。
4 結(jié)束語
綜合以上設(shè)計的電路模塊，其基本功能實現(xiàn)了音頻信號的采集與數(shù)字化處理，并用光纖完成音頻數(shù)字信號的傳輸過程，其信號通道研制完成，為整套實驗裝置的設(shè)計研制奠定了基礎(chǔ)保證，它是系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部分。
作為大學(xué)基礎(chǔ)實驗領(lǐng)域研發(fā)的新型實驗儀器，不管是設(shè)計研制者，還是通過其實驗教學(xué)的應(yīng)用者都在其工作與實驗的實踐中，學(xué)習(xí)掌握和了解多方面的專業(yè)理論與技術(shù)知識：1)認(rèn)識模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換等電子電路知識，了解印刷電路板設(shè)計方法；2)了解可編程邏輯器件的基本原理、硬件設(shè)計、軟件編程、仿真調(diào)試與使用工作方法；3)了解模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別與特點，掌握二者之間對應(yīng)
關(guān)系及轉(zhuǎn)換原理；4)了解音頻信號構(gòu)成、處理及傳輸過程，以及并／串、串／并轉(zhuǎn)換的原理及同步工作方法；5)了解光／電和光／電轉(zhuǎn)換專業(yè)知識與當(dāng)代應(yīng)用技術(shù)；6)學(xué)習(xí)和了解模擬信號與數(shù)字信號光纖傳輸過程等現(xiàn)代電子專業(yè)理論與應(yīng)用技術(shù)。
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