FSK调制与解调VHDL程序及仿真

基于VHDL硬件描述语言，对基带信号进行FSK调制
library ieee;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity PL_FSK is
port(clk     :in std_logic;         --系统时钟
     start   :in std_logic;         --开始调制信号
     x     :in std_logic;          --基带信号
     y     :out std_logic);        --调制信号
end PL_FSK;
[hide]
architecture behav of PL_FSK is
signal q1:integer range 0 to 11;      --载波信号f1的分频计数器
signal q2:integer range 0 to 3;       --载波信号f2的分频计数器
signal f1,f2:std_logic;             --载波信号f1，f2
begin
process(clk)                     --此进程通过对系统时钟clk的分频，得到载波f1
begin
if clk'event and clk='1' then
   if start='0' then q1<=0;
   elsif q1<=5 then f1<='1';q1<=q1+1; --改变q1后面的数字可以改变，载波f1的占空比
   elsif q1=11 then f1<='0';q1<=0;    --改变q1后面的数字可以改变，载波f1的频率
   else  f1<='0';q1<=q1+1;
   end if;
end if;
end process;
process(clk)                      --此进程通过对系统时钟clk的分频，得到载波f2
begin
if clk'event and clk='1' then
   if start='0' then q2<=0;
   elsif q2<=0 then f2<='1';q2<=q2+1; --改变q2后面的数字可以改变，载波f2的占空比
   elsif q2=1 then f2<='0';q2<=0;     --改变q2后面的数字可以改变，载波f2的频率
   else f2<='0';q2<=q2+1;
   end if;
end if;
end process;
process(clk,x)                    --此进程完成对基带信号的FSK调制
begin
if clk'event and clk='1' then
   if x='0' then y<=f1;            --当输入的基带信号x=‘0’时，输出的调制信号y为f1
   else y<=f2;                  --当输入的基带信号x=‘1’时，输出的调制信号y为f2
   end if;
end if;
end process;
end behav;
2. FSK调制VHDL程序仿真图
FSK调制VHDL程序仿真图如图8.10.7所示。

（a）FSK调制VHDL程序仿真全图

注：a. 载波f1、f2分别是通过对clk的12分频和2分频得到的。
b.基带码长为载波f1的2个周期，为载波f2的6个周期。
c.输出的调制信号y在时间上滞后于载波信号一个clk，滞后于系统时钟2个clk。
（b）FSK调制VHDL程序仿真局部放大图
图8.10.7  FSK调制VHDL程序仿真图
               
8.10.5 FSK解调方框图及电路符号
FSK解调方框图如图8.10.8所示， FSK解调电路符号如图8.10.9所示。说明：图中没有包含模拟电路部分，调制信号为数字信号形式。


图8.10.8 FSK解调方框图

图8.10.9 FSK解调电路符号
8.10.6 FSK解调VHDL程序及仿真
1. FSK解调VHDL程序
--文件名：PL_FSK2
--功能：基于VHDL硬件描述语言，对FSK调制信号进行解调
--最后修改日期：2004.3.16
library ieee;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity PL_FSK2 is
port(clk      :in std_logic;             --系统时钟
     start    :in std_logic;             --同步信号
     x      :in std_logic;             --调制信号
     y      :out std_logic);           --基带信号
end PL_FSK2;
architecture behav of PL_FSK2 is
signal q:integer range 0 to 11;           --分频计数器
signal xx:std_logic;                   --寄存器
signal m:integer range 0 to 5;           --计数器
begin
process(clk)                         --对系统时钟进行q分频
begin
if clk'event and clk='1' then xx<=x;      --在clk信上升沿时，x信号对中间信号xx赋值
   if start='0' then q<=0;              --if语句完成Q的循环计数
   elsif q=11 then q<=0;
   else q<=q+1;
   end if;
end if;
end process;
process(xx,q)                         --此进程完成FSK解调
begin
if q=11 then m<=0;        --m计数器清零
elsif q=10 then
   if m<=3 then y<='0';                --if语句通过对m大小，来判决y输出的电平
   else y<='1';
   end if;
elsif  xx'event and xx='1'then m<=m+1;  --计xx信号的脉冲个数
end if;
end process;
end behav;
2.FSK解调VHDL程序仿真图及注释
FSK解调VHDL程序仿真图及注释如图8.10.10所示。

（a）FSK解调VHDL程序仿真全图

注：a.在q=11时，m清零。
b.在q=10时，根据m的大小，进行对输出基带信号y的电平的判决。
c.在q为其它值时，计数器m计下xx（寄存x信号）的脉冲数。
d.输出信号y滞后输入信号x 10个clk。
（b）FSK解调VHDL程序仿真局部放大图
图8.10.10 FSK解调VHDL程序仿真图及注释
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