基于FPGA的4-MFSK VHDL调制程序与仿真设计

本篇文档详细介绍了如何使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）实现MFSK（Minimum Shift Keying，最小移频键控）调制技术的VHDL（Verilog Hardware Description Language，Verilog硬件描述语言）程序设计。该程序名为PL_MFSK，其主要功能是基于VHDL设计一个硬件模块，用于对基带信号进行多频率键控调制，这里MFSK的调制阶数设置为4。 首先，程序定义了实体（entity）PL_MFSK，它包含四个输入端口：clk（系统时钟），start（开始调制信号），x（基带信号）和一个输出端口y（调制信号）。这个实体声明表明，当接收到系统时钟的上升沿且start信号为高时，程序将开始执行MFSK调制。 在架构（architecture）部分，有三个关键过程： 1. 第一个进程通过clk信号对时钟进行分频，实现了4个不同的载波信号（f3, f2, f1, f0）的生成。当start信号为低或高电平时，分频器会相应地保持当前状态（f=0000）或更新为下一位（f=f+1），从而实现载波频率的变化。 2. 第二个进程负责将输入基带信号x进行串/并转换，通过计数器q和两个1位寄存器xx和yy，将单位时钟内的基带信号x逐位读取并存储，以准备进行MFSK调制。 3. 第三个进程是核心的MFSK调制过程，它根据clk上升沿以及start信号的状态，结合yy寄存器中的并行数据，动态地决定输出调制信号y的值。当start信号为低时，y保持低电平，而当start信号变为高电平后，根据yy的值（0或1），y的值会根据MFSK的规则进行相应的频率切换，从而实现了基带信号与载波信号的编码。 通过这些步骤，PL_MFSK实现了基于VHDL的MFSK调制功能，适用于通信系统中需要高效多路复用信号传输的场景。该程序设计灵活，可以适应不同频谱效率需求，并展示了VHDL编程在硬件描述中的应用。