FPGA实现m序列发生器的设计与分析

"该文章探讨了基于FPGA的m序列发生器的实现，利用移位寄存器理论设计伪随机序列发生器，并通过VHDL语言编程在Altera的Cyclone系列FPGA芯片上进行仿真。文章着重阐述了m序列的本原多项式与移位寄存器反馈多项式之间的关系，以及FPGA在实现序列生成中的优势和灵活性。" 基于FPGA的m序列发生器的实现涉及到多个关键知识点： 1. **m序列**：m序列（m-sequence）是一种伪随机二进制序列，由线性反馈移位寄存器（LFSR）产生，具有很长的周期和良好的统计特性，常用于密码学、通信等领域。m序列的长度与所使用的本原多项式有关。 2. **本原多项式与移位寄存器反馈多项式**：m序列的生成依赖于一个本原多项式，它是 Galois 字段GF(2^n)上的一个特定多项式，可以保证移位寄存器生成的最大周期等于2^n - 1。移位寄存器的反馈多项式则定义了序列生成过程中的线性反馈，它决定了序列的结构和特性。 3. **FPGA（Field-Programmable Gate Array）**：FPGA是一种可编程的集成电路，内部包含大量的逻辑单元和存储器，可以被用户根据需求配置成不同的逻辑功能。由于FPGA的灵活性和可重编程性，它们非常适合用于实现复杂的数字信号处理任务，如m序列发生器。 4. **VHDL（VHSIC Hardware Description Language）**：VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在本文中，VHDL被用来编写m序列发生器的逻辑描述，以便在FPGA上进行综合和实现。 5. **Altera Cyclone系列FPGA**：Altera的Cyclone系列是低成本、低功耗的FPGA产品线，适用于各种嵌入式系统和应用。在本文中，EPCI12-240PQ FPGA被选为实现m序列发生器的硬件平台。 6. **序列生成技术**：文中提到了几种生成伪随机序列的技术，如钟控序列生成器、混沌映射、遗传算法和二维细胞自动机。这些技术各有特点，例如混沌映射生成的序列有更高的随机性和难以预测性。 7. **系统设计与优化**：FPGA的多次编程能力和快速优化能力使得设计者可以在不改变硬件的情况下改进设计，这种灵活性在m序列发生器的设计中尤为重要，可以针对具体应用调整序列的特性。 该文章通过理论分析和实际设计，详细介绍了如何利用FPGA和VHDL实现m序列发生器，为基于FPGA的伪随机序列生成提供了一个实用的解决方案。