基于VHDL的HDB3编解码器设计与实现

本文档主要介绍了HDB3编译码器的设计，涉及到了FPGA实现和VHDL语言的应用。内容涵盖了可编程逻辑器件的概述、VHDL语言的基础知识以及Quartus®II软件的介绍，重点讲述了HDB3码的原理及其在数字通信系统中的作用。 正文: HDB3编译码器设计是电子工程领域，尤其是数字通信系统设计中的一个重要组成部分。该设计主要应用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）上，利用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）进行硬件描述，以实现HDB3码的编解码功能。 在可编程逻辑器件概述中，文档阐述了PLD（Programmable Logic Device）的发展历程，从早期的PAL、GAL到现代的FPGA和CPLD，这些器件的灵活性和可定制性使得它们在数字系统设计中占据重要地位。PLD的特点包括可重复编程、高集成度和快速响应等，设计流程通常包括设计输入、逻辑综合、布局布线以及硬件验证等步骤。现代数字系统设计方法倾向于采用自顶向下（TOP-DOWN）的设计思想，将复杂系统分解为多个可管理的子模块进行设计。 VHDL语言是硬件描述语言的一种，用于描述数字系统的结构和行为。VHDL语言具有丰富的数据类型、结构体和操作符，支持并发执行的并行处理，这使得它非常适合描述并行的硬件逻辑。在设计HDB3编解码器时，VHDL语言能够清晰地表达逻辑功能，方便代码复用和设计验证。 Quartus®II是Altera公司的一款强大的FPGA设计工具，提供了从设计输入、综合、布局布线到仿真验证的完整流程。文档中介绍了Quartus®II的产生、发展以及其在FPGA开发中的关键功能，包括逻辑优化、时序分析和硬件调试等。 HDB3码，全称High Density Binary-3码，是一种改进的AMI（Amplitude Modulation and Inversion）码，用于数字基带传输。它解决了AMI码连续多个“0”可能导致的定时信息丢失问题，适用于PCM（Pulse Code Modulation）终端设备。HDB3码的编解码规则确保了码型中最多连续三个“0”会被一个“1”打断，从而提供稳定的定时信息。 文档详细描述了如何使用VHDL语言设计HDB3编码器和解码器。编码器部分讲解了基本原理，即如何根据输入的NRZ（Non-Return-to-Zero）码生成HDB3码，并展示了设计过程和仿真波形。解码器部分则阐述了如何从HDB3码恢复NRZ码，同样包含了设计流程和仿真结果。 最后，设计总结了系统设计的关键点，指出了毕设中存在的问题和不足，并表达了作者的感想。附录中提供了基于VHDL的HDB3编解码器设计程序，供读者参考和学习。 这份资料为学习FPGA设计和HDB3编解码技术提供了详实的指导，通过VHDL语言和Quartus®II工具，深入理解数字通信系统中码型转换的重要性和实施方法。