基于FPGA實現(xiàn)擴頻通信模塊的設計方案與仿真

導讀

在無線通信系統(tǒng)中，普遍使用擴頻通信技術(shù)，因此擴頻技術(shù)對通信系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。直接序列擴頻技術(shù)是應用最廣的一種擴頻技術(shù)，FPGA具備高速度的并行性特點在無線通信系統(tǒng)中的優(yōu)勢日益增強，利用FPGA實現(xiàn)直接序列擴頻技術(shù)，可增大傳輸速率，可以使擴頻技術(shù)有更好的發(fā)展與應用。

本篇利用本原多項式產(chǎn)生偽隨機序列用作擴頻，通過同步模塊對擴頻后的信號進行捕獲，通過直接序列解擴模塊進行解擴。本篇給出了編解碼、擴頻解擴、同步的整體方案，使用Quartus實現(xiàn)功能，并結(jié)合Matlab和ModelSim對模塊進行調(diào)試和測試，實現(xiàn)擴頻通信模塊的搭建仿真，驗證其設計的正確性。首先概述了方案設計與論證、整體方案的設計、各個模塊的設計、個別模塊的調(diào)試與各個模塊的仿真驗證。本篇主要實現(xiàn)的模塊有：漢明編碼模塊、直接序列擴頻模塊、量化器模塊、同步模塊、直接序列解擴模塊和漢明譯碼模塊。各位大俠可依據(jù)自己的需要進行閱讀，參考學習。

第三篇內(nèi)容摘要：本篇會介紹分析調(diào)試，包括漢明碼解碼模塊調(diào)試、直接序列擴頻模塊調(diào)試、同步模塊調(diào)試、整體設計資源占用率、整體設計RTL設計圖，還會介紹系統(tǒng)測試，包括漢明編碼模塊測試、直接序列擴頻模塊測試、量化器模塊測試、同步模塊測試、直接序列解擴模塊測試、漢明譯碼模塊測試、系統(tǒng)整體測試等相關(guān)內(nèi)容。

四、分析調(diào)試

4.1漢明編解碼模塊調(diào)試

首先利用Matlab該模塊進行調(diào)試，利用隨機函數(shù)生成10個隨機數(shù)，通過74漢明碼編碼函數(shù)對10個隨機函數(shù)進行編碼，隨機數(shù)分別為4’h0、4’hb、4’h6、4’h1、4’h3、4’h9、4’h7、4’h9、4’h7和4’hd，編碼后分別為7’h00、7’h4b、7’h46、7’h51、7’h23、7’h39、7’h17、7’h39、7’h17和7’h0d。具體如圖4.1所示，對應Matlab代碼詳見附錄A。

圖4.1 漢明碼編碼Matlab仿真圖

利用Matlab的隨機函數(shù)生成10個隨機數(shù)，通過74漢明碼編碼函數(shù)對10個隨機函數(shù)進行編碼，編碼后引入噪聲如圖4.2所示：

圖4.2 編碼后與加入噪聲后對比圖

通過譯碼函數(shù)進行譯碼，如下圖4.3所示：

圖4.3 編碼前與譯碼后對比圖

根據(jù)圖4.3可知，當發(fā)生一位碼值錯誤時，漢明譯碼模塊可以正確糾錯；當發(fā)生一位以上碼值錯誤時，漢明譯碼模塊不能正確糾錯，導致譯碼錯誤。利用Matlab可知漢明譯碼模塊具有譯碼能力和一位碼值的糾錯能力。

利用Verilog對漢明碼編碼模塊和漢明譯碼模塊進行編寫，然后一同進行調(diào)試，在兩個模塊中間加一噪聲模塊，保證編碼后數(shù)據(jù)任意一位發(fā)生錯誤，通過譯碼模塊后，判斷是否能夠進行正確糾錯，編碼前數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)是否一致，判斷兩個模塊的正確性，調(diào)試模型如圖4.4所示：

圖4.4 斷言調(diào)試模型

ModelSim仿真波形截圖如圖4.5所示：

圖4.5 漢明編解碼模塊仿真波形圖

利用斷言的仿真方式打印報告如圖4.6所示，通過確認編解碼前后數(shù)據(jù)一致，也證明漢明編碼模塊和漢明譯碼模塊正確性。

圖4.6 打印結(jié)果圖

4.2直接序列擴頻模塊調(diào)試

利用Matlab對該模塊進行調(diào)試，利用Matlab偽隨機函數(shù)生成偽隨機數(shù)，通過設置初始值來與3.4.2節(jié)表3.2的結(jié)果進行對比，通過對比可以確定生成偽隨機序列滿足要求，為采用Verilog設計打好堅實的基礎(chǔ)。如圖4.7為Matlab生成的偽隨機數(shù)，對應Matlab代碼詳見附錄A。

圖4.7 Matlab生成偽隨機數(shù)圖

4.3同步模塊調(diào)試

在進行同步調(diào)試時出現(xiàn)對不齊同步頭的問題，例如計算所延時時間應為29個系統(tǒng)時鐘周期，即計數(shù)器僅需要延時29個時鐘周期，因為計數(shù)器是從“0”開始進行計數(shù)，當計數(shù)值等于延時時間-1時，模塊可以進行同步頭解擴處理，由于沒有對齊同步頭，導致利用最小二乘法計算結(jié)果均大于預設閾值，系統(tǒng)無法進行下去。仿真波形截圖如圖4.8所示：

圖4.8 同步錯誤情況仿真波形圖

根據(jù)仿真波形結(jié)合設計代碼最終找到原因，由于同步模塊對延時時間信號進行捕獲也需要一個系統(tǒng)時鐘周期，所以計數(shù)器的計數(shù)值應該等于延時時間-2，模塊才可以進行同步頭解擴處理，仿真波形截圖如圖4.9所示：

圖4.9 同步修改正確仿真波形圖

4.4 整體設計資源占用率

在設計完成后，在如圖4.10所示，該整體設計共使用3735個組合邏輯，占5%；使用1782個寄存器，占3%；使用39個I/O引腳，占6%；使用5888個存儲器，約占1%；使用2個9bit嵌入式硬件乘法器，約占1%。

圖4.10 FPGA資源占用率

4.5 整體設計RTL視圖

由于例化的原因?qū)е屡c整體設計框圖不一致，因為例化對其整體設計功能無影響。所以設計整體RTL視圖如圖4.11所示：

圖4.11 設計整體RTL圖

五、系統(tǒng)測試

對整體系統(tǒng)設計進行測試，通過發(fā)送端到接收端的各個模塊逐級進行測試，確保每個環(huán)節(jié)的正確性。

5.1 漢明編碼模塊模塊測試

利用Verilog進行漢明碼編碼模塊進行編寫。在testbench測試文件總輸入數(shù)據(jù)初始化為8’h55，通過時鐘上升沿到來進行取反，所以數(shù)據(jù)依次為8’h55、8’haa、8’h55…8’haa等，接口采用同步fifo進行數(shù)據(jù)緩沖，如圖5.1所示，在測試文件中通過判斷t_full信號高有效來判斷fifo是否為滿狀態(tài)，若不是滿狀態(tài)，則置寫操作的使能信號t_wrreq高電平有效，對fifo進行寫操作，否則不進行寫操作。漢明碼編碼模塊通過判斷h_empty信號來判斷fifo是否為空狀態(tài)，若不為空，則置讀操作使能信號h_rdreq高電平有效對fifo進行讀操作，否則不進行讀操作。

圖5.1 fifo接口圖

通過漢明碼編碼模塊對數(shù)據(jù)進行漢明碼編碼，如圖5.2所示，信號ha_data為對應編碼結(jié)果。4’h5編碼為7’h2d，4’ha編碼為7’h52，如圖5.2表明，漢明編碼模塊能夠正確編碼。

圖5.2 漢明碼編碼模塊ModelSim仿真波形圖

5.2 直接序列擴頻模塊測試

利用Verilog進行偽隨機數(shù)模塊編寫，初始值為5’b00001，生成序列為如圖5.3所示。信號m_bit為偽隨機數(shù)，在進行編碼數(shù)據(jù)信號進行擴頻之前，應將數(shù)據(jù)信息加上幀頭14’b11111111111110，信號m_data為漢明編碼模塊編碼后的7bits數(shù)據(jù)信息，信號s_bit為幀頭或編碼數(shù)據(jù)信息并串轉(zhuǎn)換后的信號，信號bc控制信號s_bit哪個數(shù)據(jù)位于信號m_bit相異或，得到的結(jié)果為輸出信號q_data，從而實現(xiàn)直接序列擴頻的功能。如圖5.3表明，直接序列擴頻模塊能夠正確完成擴頻。

圖5.3 直接序列擴頻模塊ModelSim仿真波形圖

5.3 量化器模塊測試

量化器模塊將單比特的信號變?yōu)?bits有符號數(shù)，仿真波形截圖如圖5.4所示，可以確定量化器模塊能夠正確進行對信號量化。

圖5.4 量化器模塊ModelSim仿真波形圖

5.4 同步模塊測試

為了模擬實際傳輸過程，擴頻信號再進入同步模塊前引入±46的噪聲，實際輸入值信號line如圖5.5所示：

圖5.5 加入噪聲后ModelSim仿真波形圖

利用最小二乘法對輸入信號與31個模板進行計算，得到小于閾值的唯一的延時數(shù)據(jù)信號xx如圖5.6所示，模板2滿足要求，信號xx計算值為29，因此要進行29拍解擴時鐘周期的延時，來對齊同步頭。

圖5.6 計算延時ModelSim仿真波形圖

通過延時達到對齊同步頭的目的，對齊使能信號en_m為高電平，說明已對齊。如圖5.7所示：

圖5.7 同步頭對齊ModelSim仿真波形圖

對齊后將數(shù)據(jù)信號每31bits與模板“0”模板“1”進行最小二乘法計算，如圖5.8所示：

圖5.8 同步頭解擴ModelSim仿真波形圖

信號data_tm為判斷出的信號數(shù)據(jù)，當檢測到同步頭最后一位的“0”數(shù)據(jù)信息后，說明同步頭已結(jié)束，同步功能已實現(xiàn)。如圖5.9所示，同步模塊能夠正確實現(xiàn)同步。

圖5.9 同步頭識別ModelSim仿真波形圖

5.5直接序列解擴模塊測試

當檢測到最后一位為“0”后，進入數(shù)據(jù)信號解擴過程，與同步頭解擴相類似，只是把解擴后的數(shù)據(jù)利用計數(shù)器的計數(shù)值，寫到寄存器對應的位置，同時進行串并轉(zhuǎn)換功能，信號bc為計數(shù)器，信號hdata_reg1為串并轉(zhuǎn)換后存儲數(shù)據(jù)的寄存器。如圖5.10所示，直接序列解擴模塊能夠正確實現(xiàn)解擴。

圖5.10 數(shù)據(jù)信息解擴ModelSim仿真波形圖

5.6 漢明譯碼模塊測試

利用Verilog對漢明譯碼模塊進行編寫。通過直接序列解擴模塊后的數(shù)據(jù)經(jīng)過漢明譯碼模塊后，如圖5.11所示：

圖5.11 漢明譯碼ModelSim仿真波形圖

信號data_reg被譯碼正確后通過對fifo的滿標志信號H_full高電平進行判斷，若為高電平則不進行寫操作，若為低電平則將fifo的寫使能信號置高進行寫操作，將譯碼后的數(shù)據(jù)寫入fifo中。如圖5.12所示，漢明譯碼模塊能夠?qū)?shù)據(jù)進行正確譯碼。

圖5.12 數(shù)據(jù)輸出端口仿真截圖

5.7系統(tǒng)整體測試

通過打印信息確認，原始數(shù)據(jù)與譯碼后的數(shù)據(jù)一致，能夠確認系統(tǒng)整體設計正確，如圖5.13所示：

圖5.13 打印結(jié)果截圖

引用2.1節(jié)設計要求，總結(jié)系統(tǒng)整體設計完成對應功能情況，如表5.1所示：

表5.1 系統(tǒng)功能測試表

結(jié)論

直接序列擴頻是主流的擴頻通信之一，有著許多重要特點與優(yōu)點，本篇利用FPGA的處理速度和并行運行等特點，設計完成了一個基于FPGA擴頻模塊設計。在利用Quartus II、Matlab和ModelSim對直接序列擴頻模塊進行了仿真分析。利用偽隨機序列進行擴頻，是擴頻模塊獲得高抗噪聲性能和抗干擾性能的關(guān)鍵。

本文首先對直接序列擴頻模塊一般原理進行介紹，然后重點分析直接序列擴頻解擴，合理分配功能模塊、準確掌握各個模塊之間的控制和被控制的關(guān)系，以及整體時序關(guān)系。通過從接口fifo讀取數(shù)據(jù)后，采用漢明編碼模塊，完成了對數(shù)據(jù)的編碼，在完成編碼后加入同步頭，為同步做準備。利用本原多項式產(chǎn)生偽隨機數(shù)，偽隨機數(shù)與編碼后的數(shù)據(jù)進行異或處理，已達到擴頻的目的，擴頻后的數(shù)據(jù)進行量化且引入噪聲送入同步模塊。同步模塊利用31個偽隨機數(shù)的模板，采用最小二乘法對數(shù)據(jù)進行計算，計算值小于預定閾值，則該數(shù)據(jù)對應的信息為接收端需要進行延拍的個數(shù)，對齊后利用2個偽隨機數(shù)的模板對數(shù)據(jù)進行“0”和“1”的判斷，當同步頭數(shù)據(jù)值出現(xiàn)“0”后，代表下一位開始為數(shù)據(jù)信息，直接序列解擴模塊開始進行解擴處理，和同步模塊同理，將數(shù)據(jù)與2個偽隨機進行最小二乘法的計算，從而達到解擴的目的。解擴后的數(shù)據(jù)通過漢明譯碼模塊進行譯碼后寫入接口fifo，再通過fifo輸出。經(jīng)過驗證該整體模塊達到擴頻的目的，提高了抗噪聲的能力，各個模塊能夠正確完成對應功能。

附錄部分源代碼

偽隨機數(shù)Matlab代碼：

polynomial=[1 0 0 1 0 1];reg=[0 0 0 0 1];grade=length(polynomial)-1;PN_Length=(2^grade-1); pn=zeros(1,PN_Length);n=0; c=zeros(1,grade);for i=grade1 if polynomial(i)==1 n=n+1; c(n)=grade+1-i; endend q=0; for i=1:PN_Length p(i)=reg(1) m=reg(grade+1-c(1)); for q=2:grade if (c(q)>0) & (reg(grade+1-c(q))==1) m=~m; end end for q=1:(grade-1) reg(q)=reg(q+1); end reg(5)=m;end

漢明碼編碼譯碼Matlab代碼：

k=4;n=7;msg=randint(10,4,2)code=encode(msg,n,k)code_noise=rem(code+rand(10,7)>0.95,2)rcv=decode(code_noise,n,k)disp(['Error rate in the received code:' num2str(symerr(code,code_noise)/length(code))])disp(['Error rate after decode:' num2str(symerr(msg,rcv)/length(msg))])

漢明碼編碼Verilog代碼：

module hamming74(clk_10, rst_n, hi_data, ha_data, hm_sel); input clk_10; input rst_n; input [7:0] hi_data; output reg [6:0] ha_data; input hm_sel; wire [3:0] hm_data; wire q0,q1,q2; assign hm_data = hm_sel ? hi_data[7:4] : hi_data[3:0]; always @ (posedge clk_10) begin if(!rst_n) begin ha_data <= 0; end else begin ha_data[6] <= hm_data[3]; ha_data[5] <= hm_data[2]; ha_data[4] <= hm_data[1]; ha_data[3] <= q2; ha_data[2] <= hm_data[0]; ha_data[1] <= q1; ha_data[0] <= q0; end end assign q0 = hm_data[0] ^ hm_data[1] ^ hm_data[3]; assign q1 = hm_data[0] ^ hm_data[2] ^ hm_data[3]; assign q2 = hm_data[1] ^ hm_data[2] ^ hm_data[3];endmodule

偽隨機數(shù)產(chǎn)生Verilog代碼：

module m_generator(clk_10, rst_n, m_bit); input clk_10; input rst_n; output m_bit; reg [4:0] q; parameter KEY = 5'b00001; always @ (posedge clk_10) begin if(!rst_n) begin q <= KEY;// q <= 0; end else begin q[0] <= q[1]; q[1] <= q[2]; q[2] <= q[3]; q[3] <= q[4]; q[4] <= q[3] ^ q[0]; end end assign m_bit = q[0]; endmodule

偽隨機序列與數(shù)據(jù)信息異或處理Verilog代碼：

module me_xor(clk, rst_n, s_bit, m_bit, q_data); input clk, rst_n; input s_bit, m_bit; output reg q_data; always @ (posedge clk) begin if (!rst_n) q_data <= 0; else q_data <= s_bit ^ m_bit; end endmodule

量化器模塊Verilog代碼：

module quantizer(clk, rst_n, qdata, line_out); input clk, rst_n; input qdata; output reg signed [7:0] line_out; always @ (posedge clk) begin if (!rst_n) line_out <= 0; else if (qdata) line_out <= 63; else line_out <= -64; end endmodule

最小二乘法Verilog代碼：

module m_leastsquare(clk_10, rst_n, line, distance); input clk_10, rst_n; input signed [7:0] line; output reg signed [21:0] distance; parameter KEY = 5'b00001; wire m; reg [4:0] count; reg signed [21:0] int_distance; always @ (posedge clk_10) begin if (!rst_n || count >= 5'd30) count <= 0; else count <= count + 5'd1; end m_generator #(.KEY(KEY)) u_mg(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .m_bit(m)); always @ (posedge clk_10) begin if (!rst_n) begin int_distance <= 0; distance <= 0; end else if (count < 5'd30) if (!m) int_distance <= int_distance + (line - 63) * (line - 63); else int_distance <= int_distance + (line + 64) * (line + 64); else begin int_distance <= 0; if (!m) distance <= int_distance + (line - 63) * (line - 63); else distance <= int_distance + (line + 64) * (line + 64); end endendmodule

同步模塊Verilog部分代碼：

module test_mdecoder_ls(clk_10, rst_n, line, xx); input clk_10, rst_n; input signed [7:0] line; output reg [5:0] xx; wire signed [21:0] distance [30:0]; wire [30:0] xx_reg; integer i; m_leastsquare #(.KEY(5'h01)) u0(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[0])); m_leastsquare #(.KEY(5'h10)) u1(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[1])); m_leastsquare #(.KEY(5'h08)) u2(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[2])); m_leastsquare #(.KEY(5'h14)) u3(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[3])); m_leastsquare #(.KEY(5'h0A)) u4(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[4])); m_leastsquare #(.KEY(5'h15)) u5(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[5])); m_leastsquare #(.KEY(5'h1A)) u6(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[6])); m_leastsquare #(.KEY(5'h1D)) u7(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[7])); m_leastsquare #(.KEY(5'h0E)) u8(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[8])); m_leastsquare #(.KEY(5'h17)) u9(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[9])); m_leastsquare #(.KEY(5'h1B)) u10(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[10])); m_leastsquare #(.KEY(5'h0D)) u11(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[11])); m_leastsquare #(.KEY(5'h06)) u12(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[12])); m_leastsquare #(.KEY(5'h03)) u13(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[13])); m_leastsquare #(.KEY(5'h11)) u14(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[14])); m_leastsquare #(.KEY(5'h18)) u15(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[15])); m_leastsquare #(.KEY(5'h1C)) u16(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[16])); m_leastsquare #(.KEY(5'h1E)) u17(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[17])); m_leastsquare #(.KEY(5'h1F)) u18(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[18])); m_leastsquare #(.KEY(5'h0F)) u19(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[19])); m_leastsquare #(.KEY(5'h07)) u20(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[20])); m_leastsquare #(.KEY(5'h13)) u21(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[21])); m_leastsquare #(.KEY(5'h19)) u22(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[22])); m_leastsquare #(.KEY(5'h0C)) u23(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[23])); m_leastsquare #(.KEY(5'h16)) u24(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[24])); m_leastsquare #(.KEY(5'h0B)) u25(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[25])); m_leastsquare #(.KEY(5'h05)) u26(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[26])); m_leastsquare #(.KEY(5'h12)) u27(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[27])); m_leastsquare #(.KEY(5'h09)) u28(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[28])); m_leastsquare #(.KEY(5'h04)) u29(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[29])); m_leastsquare #(.KEY(5'h02)) u30(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[30])); assign xx_reg[0] = (distance[0]>0 && distance[0]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[1] = (distance[1]>0 && distance[1]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[2] = (distance[2]>0 && distance[2]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[3] = (distance[3]>0 && distance[3]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[4] = (distance[4]>0 && distance[4]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[5] = (distance[5]>0 && distance[5]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[6] = (distance[6]>0 && distance[6]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[7] = (distance[7]>0 && distance[7]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[8] = (distance[8]>0 && distance[8]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[9] = (distance[9]>0 && distance[9]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[10] = (distance[10]>0 && distance[10]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[11] = (distance[11]>0 && distance[11]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[12] = (distance[12]>0 && distance[12]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[13] = (distance[13]>0 && distance[13]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[14] = (distance[14]>0 && distance[14]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[15] = (distance[15]>0 && distance[15]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[16] = (distance[16]>0 && distance[16]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[17] = (distance[17]>0 && distance[17]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[18] = (distance[18]>0 && distance[18]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[19] = (distance[19]>0 && distance[19]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[20] = (distance[20]>0 && distance[20]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[21] = (distance[21]>0 && distance[21]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[22] = (distance[22]>0 && distance[22]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[23] = (distance[23]>0 && distance[23]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[24] = (distance[24]>0 && distance[24]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[25] = (distance[25]>0 && distance[25]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[26] = (distance[26]>0 && distance[26]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[27] = (distance[27]>0 && distance[27]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[28] = (distance[28]>0 && distance[28]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[29] = (distance[29]>0 && distance[29]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; assign xx_reg[30] = (distance[30]>0 && distance[30]< 19'd50000)? 1'b1:1'b0; always @ (*) begin if(!rst_n) begin xx <= 6'd32; end else begin for(i=0;i<30;i=i+1) if(xx_reg[i]==1) xx <= 31-i; end end endmodule

直接序列解擴模塊部分Verilog代碼：

module test_mdecoder_2s(clk_10, rst_n, line, data_tm, en_m); //測試，最小二乘法 input clk_10, rst_n; input signed [7:0] line; output data_tm; input en_m; wire signed [30:0] distance [1:0]; wire [30:0] reg1 , reg0 ; m_leastsquare_nl #(.KEY(5'h01)) u32(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[0]), .en_m(en_m));//0 m_leastsquare_no #(.KEY(5'h01)) u33(.clk_10(clk_10), .rst_n(rst_n), .line(line), .distance(distance[1]), .en_m(en_m));//1 assign data_tm = ( distance[1]>distance[0])? 1'b0:1'b1;//比較倆數(shù)據(jù)大小 endmodule

漢明碼譯碼Verilog代碼：

module deserialzer(clk_10, rst_n, data_tm, en_m, hdata, h_full, h_wrreq);/* 串轉(zhuǎn)并模塊加漢明譯碼模塊 */ input clk_10; input rst_n; input data_tm; input en_m; output reg [7:0] hdata; input h_full; output reg h_wrreq; reg [5:0] count; reg [2:0] bc; reg [6:0] hdata_reg1; reg start; wire c0,c1,c2; reg lh; reg [3:0] data_reg; /* 用來計算數(shù)據(jù)位 */ always @ (posedge clk_10) begin if(!rst_n) begin count <= 0; bc <= 0; end else if(en_m && count < 30) count <= count + 6'd1; else begin if(count == 6'd30 && bc < 3'd6) bc <= bc + 3'd1; else bc <= 0; count <= 0; end end /* 用來緩沖數(shù)據(jù) */ always @ (posedge clk_10) begin hdata_reg1[bc] <= data_tm; end /* 用來控制數(shù)據(jù)寫在高低位，同時控制發(fā)送寫使能 */ always @ (posedge clk_10) begin if(!rst_n) begin h_wrreq <= 0; lh <= 1; end else if(!h_full && bc == 3'd6 && count == 6'd30) begin lh <= ~lh; if(lh) h_wrreq <= 0; else h_wrreq <= 1; end else h_wrreq <= 0; end /* 用來控制譯碼的使能 */ always @ (posedge clk_10) begin if(!rst_n) begin start <= 0; end else if(!h_full && bc == 3'd6 && count == 6'd29) begin start <= 1; end else start <= 0; end assign c0 = hdata_reg1[0] ^ hdata_reg1[2] ^ hdata_reg1[4] ^ hdata_reg1[6]; assign c1 = hdata_reg1[1] ^ hdata_reg1[2] ^ hdata_reg1[5] ^ hdata_reg1[6]; assign c2 = hdata_reg1[3] ^ hdata_reg1[4] ^ hdata_reg1[5] ^ hdata_reg1[6]; /* 用來高低位數(shù)據(jù)賦值 */ always @ (*) begin if(lh) hdata[7:4] <= data_reg; else hdata[3:0] <= data_reg; end always @ (posedge clk_10) begin if(!rst_n) begin data_reg <= 0; end else if (start) case({c2,c1,c0}) 3'b000:begin//沒錯誤 data_reg[3] <= hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= hdata_reg1[2]; end 3'b001:begin//校驗位hc_in[0]有錯誤 data_reg[3] <= hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= hdata_reg1[2]; end 3'b010:begin//校驗位hc_in[1]有錯誤 data_reg[3] <= hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= hdata_reg1[2]; end 3'b011:begin//校驗位hc_in[0]、hc_in[1]有錯誤 data_reg[3] <= hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= ~hdata_reg1[2]; end 3'b100:begin//校驗位hc_in[2]有錯誤 data_reg[3] <= hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= hdata_reg1[2]; end 3'b101:begin//校驗位hc_in[0]、hc_in[2]有錯誤 data_reg[3] <= hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= ~hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= hdata_reg1[2]; end 3'b110:begin//校驗位hc_in[1]、hc_in[2]有錯誤 data_reg[3] <= hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= ~hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= hdata_reg1[2]; end 3'b111:begin//校驗位hc_in[1]、hc_in[2]、hc_in[0]有錯誤 data_reg[3] <= ~hdata_reg1[6]; data_reg[2] <= hdata_reg1[5]; data_reg[1] <= hdata_reg1[4]; data_reg[0] <= hdata_reg1[2]; end endcase end endmodule

文章出處：【微信公眾號：FPGA技術(shù)江湖】

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