基于基于FPGA的无线通信收发模块设计方案的无线通信收发模块设计方案
本文从基于FPGA平台的专用芯片设计技术入手，分析和设计了一种摩尔斯电码的无线通信发射模块设计方案，
并对设计进行了仿真验证。
1 前言
近年来，随着半导体工艺技术和设计方法的迅速发展，系统级芯片SOC的设计得以高速发展，这已成为业界热点。但是，由
于SOC产品设计具有开发周期相对较长、高成本和高风险等特点，对市场的变化非常敏感，这使得SOC在消费电子、汽车电
子、工业设计领域的发展进程仍然缓慢。与此同时，当今的制造工艺能够提供更多更高速的逻辑、更快的1/O和更低价位的新
一代可编程逻辑器件，现场可编程门阵列(FPGA)己然进入嵌入式应用领域，高性能FPGA也不再局限于引进系统粘合逻辑，
也可作为SOC平台，而在过去，由于性能缘故，只有专用集成电路（ASIC）或专用标准产品(ASSP)才能达到相应的要求。不
仅如此，由于FPGA的现场可编程特征，它己成为更具灵活性和广泛性发展前景的工业设计平台。
FPGA可轻易地被修改变更、修复缺陷，或在用户需要升级和配合市场发展时去创制未来的衍生产品。这一趋势在工业无线通
信设计方面更加明显。当考虑到上市时间、实施灵活性及未来过时等问题时，采用FPGA作为专用芯片设计是一个最佳的项目
实施方案。
基于摩尔斯信号的通信是人类最早的无线通信方式，它仍应用在海事移动通信、航空移动通信、广播、卫星通信当中。由于摩
尔斯电码信号通信的传统性、经济性和有效性，它在海事移动通信中仍占主导地位，特别是船与船、船与岸、岸与船之间的摩
尔斯通信更是占据通信业务总量的80%以上。
基于PC机的MORSE电码信号自动处理己经实现，但在海事移动通信中，它还是受到一些客观条件的约束，缺泛方便性和灵
活性。本文从基于FPGA平台的专用芯片设计技术入手，分析和设计了一种摩尔斯电码的无线通信发射模块设计方案，并对设
计进行了仿真验证。
2 可编程逻辑电路设计方法
基于可编程逻辑电路的设计基本方法，一种是传统的系统硬件电路设计方法，它是采用自下而上(bottom-up)的设计方法。另
一种就是20世纪80年代开始兴起的EDA(Electronic Design Automation)硬件电路设计方法。
随着大规模专用集成电路的开发和研制，为了提高开发效率和增加己有开发成果的可继承性，以及缩短开发时间，各种新兴的
EDA工具开始出现，特别是硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)的出现，使得传统的硬件电路设计方法发生
了巨大的变革，新兴的EDA设计方法采用了自上而下(top-down) 的设计方法。所谓自上而下的设计方法就是从系统总体要求
出发，自上而下地逐步将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。利用语言对系统硬件电路的自上而下设计一般分为三
个层次：第一个层次为行为描述，它是对整个系统的数学模型的描述；第二层次是寄存器传输描述RTL，又称为数据流描述；
第三层是逻辑综合。
利用逻辑综合工具，可将RTL方式描述的程序转换成为用基本逻辑元件表示的文件一门级网表，也可将综合结果以逻辑原理图
方式输出，也就是说逻辑综合结果相当于在人工设计硬件电路时，根据系统要求画出了系统的逻辑电原理图。再对逻辑综合结
果在门电路级上进行仿真，并检查定时关系，如果一切正常，那么系统的硬件设计基本结束。自上而下设计系统硬件的过程如
图一所示。
图一：自上而下设计系统硬件的过程
由逻辑综合工具产生门级网表后，在最终完成硬件设计时，还可以有两种选择：一种是由自动布线程序将网表转换成相应的
ASIC芯片的制造工艺，定制ASIC芯片；第二种是将网表转换成相应的PLD编程码点，利用PLD器件完成硬件电路的设计。
3 基于FPGA的摩尔斯码功能结构设计
摩尔斯电码被视为一种开关键控的数据模式，摩尔斯电码中的‘划’比‘点’的时间长3～4倍，不同的‘点’和‘划’组合形成长短不一的
摩尔斯电码，不同的摩尔斯电码表示不同的电报符号。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，
收信者将收到的电报符号翻译成报文，以此实现无线文字的传播。目前通过微机模拟的方法实现摩尔斯码信号的自动处理，使
无线摩尔斯码信号数据进入计算机信息网的方案已得到解决，利用微机处理摩尔斯的方案是先通过软件编程的方法将ASCLL
码进行摩尔斯编码，然后通过微机并口发送摩尔斯电码信号，接收时，先通过声频卡来识别接收摩尔斯电码信号，最后通过软
件解码成ASCLL码，此方法在成本相对较高，在实际应用中缺乏方便性和灵活性。
根据海洋通信业务的要求，MORSE码处理系统功能定义为:其一、根据指令自动编码、串行发送MORSE码。即根据指令可自
动提取ASCLL码，再将ASCLL码自动编码成摩尔斯编码，将编好的MORSE码自动串行发送输出。其二、根据指令自动接
收、解码摩尔斯码，并将ASCLL码送入系统。即根据指令自动接收摩尔斯码输入，将接收的摩尔斯码自动解码成ASCLL码。
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