第1章 CPLD建模5.ppt

新编电气与电子信息类本科规划教材 基于CPLD/FPGA的 数字通信系统与设计 段吉海 黄智伟 编著 王毓银 主审 电子工业出版社 目录 第1章 绪论 第2章 通信系统的VHDL建模 第3章 常用基本电路模块的建模与设计 第4章 基带信号的编、译码建模与设计 第5章 数字复接技术及其建模与设计 第6章 同步技术与VHDL设计 第7章 数字通信基带系统的建模与设计 第8章 数字信号频带传输系统的建模与设计 第9章 伪随机序列与误码检测原理、建模与设计 第1章 绪论 内容提要 本章主要分两部分内容，第一部分是关于通信系统的概述，简单介绍了通信技术的发展历史，通信系统的组成和有关概念以及通信系统的主要性能指标。第二部分是关于EDA的概述，介绍了EDA的概念，VHDL硬件描述语言的特点，仿真、综合和自顶向下的设计方法，以及对可编程逻辑器件CPLD/FPGA和Max+plusII开发设计平台做了简单介绍，最后就数字通信系统的建模与EDA工程方法学的关系做了简单说明。 知识要点 模拟和数字通信系统的基本模型； 信道的分类； 衡量通信系统性能的主要指标； VHDL的主要优点和基本结构； 基于VHDL的设计方法和步骤； CPLD/FPGA的基本结构； CPLD/FPGA的编程与配置； Max+plusⅡ开发系统的应用。 教学建议 要求了解通信技术的发展历史，掌握通信系统的基本组成和有关概念以及通信系统的主要性能指标； 掌握EDA的概念、VHDL的特点、仿真、综合和自顶向下的设计方法；了解CPLD/FPGA器件的结构和特点；掌握CLPD/FPGA的设计文件下载和配置方法；掌握Max+plusII开发设计平台的应用； 学习本教材之前，应先修《数字电路》、《通信原理》和《VHDL实用教程》等课程。 建议教学时数为2～４学时。 该章内容可根据具体情况，作为选修内容。 1.1 通信系统概述 1.1.1　引言 随着人类社会生产力的发展，人类交流感情、传递信息的各种方式发生了巨大变化，进而形成了一门独立的学科——通信。通信可以理解为信息的传输与交换。 本书中的所谓通信指的是电通信。它的发展起于十九世纪三十年代。 1938年美国人Morse（莫尔斯）发明了有线电报，利用导线中的有无电流分别表示传号和空号，然后再根据传号和空号的长短来组成点和划，编码成不同的电报符号。因此若发信者先将所要传递的文字翻译成电报符号，再利用电报机发送出去，则收信者将收到的电报符号，再翻译成报文，既可实现有线文字传输。这为通信技术的发展奠定了良好的基础。 1864年Maxwell（麦克斯韦）提出了电磁辐射方程，为无线电报的发明提供了理论依据。 1876年Bell（贝尔）发明了电话，因而实现了语音传输。 1906年发明了电子管，它不仅为无线电话提供了实现的基础，而且为后来的诸如电子管计算机等提供了器件基础，到了真正的电子应用时代。 20世纪初到40年代，相继出现了调幅广播、明线载波电话、多路通信、调频无线电广播等 1948年发明了晶体管，进入了电子应用的新时代。随着Shannon（香农）提出了信息论，通信统计理论开始建立，为通信信道的研究提供了理论依据，随后相继出现了时分多路通信，卫星通信等。 20世纪60年代发明了集成电路和激光，标志着电子和通信进入了第三个重要发展阶段，尔后相继产生了程控交换机、光纤通信系统。 20世纪80年代，发明了超大规模集成电路，加速了现代通信系统的发展。 数字通信是从模拟通信发展起来的，它已成为不可替代的现代通信技术，特别是近年来，随着FPGA/CPLD（现场可编程逻辑器件／复杂可编程逻辑器件）的出现和发展，对通信系统进行ASIC（专用集成电路）芯片的研究开始盛行，VHDL等硬件描述语言已正广泛应用于ASIC芯片的开发，将为现代通信技术的发展做出重大贡献。 1.1.2　通信系统的组成 1. 通信系统的一般模型 所谓通信系统是指构成信息传递所需的技术设备的总和。组成通信系统的一般模型如图1-1所示。  （１）信源与信宿 ①信源： 指消息的产生来源，并将消息变换为电信号。根据信源输出信号的性质可分为模拟信源和数字信源。 模拟信源输出的是模拟信号。模拟信号是指幅度连续的信号，如电话机输出的话音信号，摄像机输出的图像信号等。 数字信源输出的是数字信号。数字信号是指幅度离散，且时间也离散的信号。如电传机及计算机输出的符号序列等信号属于数字信号。 ②信宿： 也称收信者或受信者，是信号到达的终端。它的作用是将接收设备的电信号转换成相应的消息。 （２）发送设备与接收设备 ①发送设备：