FPGA实现的曼彻斯特编码解码器设计与仿真

“一种基于FPGA的曼彻斯特编码的设计，1553B协议，VHDL，Quartus II，硬件描述语言，可编程逻辑元件，串并转换。” 本文主要探讨了一种基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）实现的曼彻斯特编码设计，该设计适用于1553B协议的通信系统。1553B协议起源于美国军事标准，最初应用于航空电子系统，如今已被广泛采用，其规范涵盖了电气特性、接口物理属性以及数据帧结构，支持数据、命令和状态的多点通信。 曼彻斯特编码是一种时钟与数据同时存在于信号中的编码方式，它通过在每个比特时间内改变信号的极性来传输数据，这种编码方式具有自我同步的特点，能够在接收端有效地提取时钟信息，因此在高速通信和局部区域网络中得到广泛应用。 在Quartus II开发环境下，作者使用硬件描述语言VHDL（VHSIC Hardware Description Language，超大规模集成电路硬件描述语言）完成了曼彻斯特编码解码器的设计。VHDL是一种用于描述数字系统的高级语言，允许工程师以抽象的方式描述硬件行为和结构，便于FPGA的编程和验证。 设计中包含了四个关键模块：并串转换模块、编码模块、译码模块和串并转换模块。并串转换模块将并行数据转化为串行数据，以便于通过单个传输线进行传输；编码模块将原始数据按照曼彻斯特编码规则进行编码，确保每个比特的中间时刻发生电平翻转；译码模块则在接收端还原原始数据；串并转换模块将接收到的串行数据恢复为并行形式，供系统内部处理使用。 在设计完成后，作者通过Quartus II的仿真工具对各个模块进行了功能验证。仿真结果表明，设计达到了预期目标，能够按照1553B协议的标准，正确地在数据总线上进行曼彻斯特编码的数据传输。 总结来说，这篇毕业设计论文深入研究了曼彻斯特编码的原理，并结合FPGA技术实现了完整的编码解码系统。通过VHDL编程，设计者能够在Quartus II平台上高效地实现硬件逻辑，为1553B协议的通信提供了可靠的基础。这样的设计对于理解FPGA在通信系统中的应用，以及掌握VHDL编程和硬件设计流程具有重要的学习价值。