编码器VHDLFPGA
FPGA Verilog HDL 系列实例--8-3编码器
Verilog HDL 之直流电机PWM控制一、实验前知识准备在上一篇中总结了步进电机的控制，这次我将学习一下直流电机的控制，首先，我们简要了解下步进电机和直流电机的区别。
（1）步进电机是以步阶方式分段移动，直流电机通常采用连续移动的控制方式。
（2）步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制变量都是步阶位置；直流电机则是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。
（3）直流电机需要反馈控制系统，他会以间接方式控制电机位置。
步进电机系统多半以“开环方式”进行操作。
1、什么是直流电机输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
2、什么是PWMPWM（脉冲宽度调制）是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
3、开发平台中直流电机驱动的实现开发板中的直流电机的驱动部分如图1.1所示。
利用FPGA设计一个0、1组成的双极性PWM发生器。
图1.1 直流电机的驱动部电路二、实验平台Quartus II 7.2 集成开发环境、SOPC-MBoard板、ByteBlaster II 下载电缆三、实验目标1、了解直流电机PWM的控制方法。
2、具有调速功能。
四、实验实现详细实现步骤请参考【连载】FPGA Verilog HDL 系列实例--------8-3编码器1、在设计文件中输入Verilog代码。
66 endmodule2、分析思考：（1）如何控制顺时针转和逆时针转？（2）速度的大小如何控制的？第38行~第53行：由2个引脚控制生成双极性PWM发生器。
结论：（1）以MA_r[0]为准，当状态0的时间大于状态1的时间时，电机逆时针转动；反之，电机顺时针转动。
(完整word版)利用VHDL实现(2,1,2)卷积码编码
专业课程设计报告题 目： 利用VHDL 实现（2,1,2）卷积码编码南昌航空大学信息工程学院20 17 年 6 月 27 日姓 名：专 业：通信工程班级学号： 同 组人 ： 指导教师：专业课程设计任务书2016－2017学年第2 学期第17 周－19 周题目利用VHDL实现（2,1,2）卷积码编码内容及要求1.设计一个（2，1，2）卷积码编码器。
2.在FPGA上用VHDL硬件描述语言实现上述编码器和译码器。
3. 通在试验箱上过拨码开关输入信息序列，观察编码输出（即指示灯的亮灭）进度安排第17周：查阅资料，确定方案，完成原理图设计及仿真；第18周：领取元器件、仪器设备，制作、焊接电路，调试电路，完成系统的设计；第19周：检查设计结果、撰写课设报告。
学生姓名：指导时间：第17～19周指导地点：E楼610室任务下达2017年6 月12 日任务完成2017年6月30日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□指导教师夏思满系（部）主任徐新河摘要在现代数字通信中，为降低数据传输的误码率，提高通信质量及其可靠性，常在通信中采用纠错编码技术。
其中卷积码就是一种具有较强纠错能力的纠错码。
由于Vitebrbi译码算法比较容易实现，卷积码得到了广泛应用。
本课题简明地介绍了用EDA技术实现卷积码编码器的实现。
卷积码纠错性能常常优于分组码，是一种性能优越的信道编码。
由于码字之间的相关性，其编码器要利用移位寄存器来存储状态。
随着纠错编码理论研究的不断深入，卷积码的实际应用越来越广泛。
卷积码作为通信系统中重要的编码方式，以其良好的编码性能，合理的译码方式，被广泛应用。
本文在阐述卷积码编码器基本工作原理的基础上，给出了（2,1,2）卷积编码器的VHDL设计，在QuartusⅡ环境下进行了波形功能仿真，并下载到EP1C6T144C8N芯片上进行验证，最终实现输入四位序列，编码输出八位通过指示灯显示。
关键词：卷积码QuartusⅡEP1C6T144C8N目录：摘要 (3)目录： (4)第一章系统设计要求 (5)1.1系统设计要求 (5)第二章系统组成与工作原理 (5)2.1系统组成 (5)2.2编码器设计原理 (5)2.2.1结构图法描述编码器 (6)2.2.2（2,1,2）卷积码的状态转移图 (7)第三章编码器设计方案与对比选择 (8)第四章VHDL语言实现及仿真调试 (9)4.1编码器电路设计 (9)4.2VHDL描述编码器 (10)4.2调试 (12)第五章FPGA编程下载 (15)第六章实验心得 (17)参考文献 (18)第一章系统设计要求1.1系统设计要求1.设计一个（2，1，2）卷积码编码器。
基于FPGA的超高清视频解码技术研究
基于FPGA的超高清视频解码技术研究随着科学技术的不断发展和社会的不断进步，人们对视频解码技术的要求越来越高。
基于FPGA的超高清视频解码技术，因其高效、稳定和实时性等特点，成为现在发展趋势。
本文主要探讨基于FPGA的超高清视频解码技术的研究进展、发展现状、应用前景等。
一、近几年基于FPGA的视频解码技术研究进展1.1 VHDL在超高清视频解码中的应用VHDL (VHSIC Hardware Description Language) 是一种硬件描述语言，可用于描述数字电路的行为和结构。
现在，FPGA中运用了许多种数字电路以支持超高清视频解码。
大部分数字电路被设计成基于VHDL的暂态状态图，并且进行了验证、仿真，最终被烧录到FPGA中。
1.2 视频编解码器与片上处理器视频编解码器 (Codec) 和片上处理器 (SoC) 是基于FPGA的视频解码技术中的基本组件。
编解码器负责将原始视频信号转换为可传输的格式，并负责解码接收到的视频信号。
SoC则用于将 Codec 和其它组件（如内存和网络接口）整合到FPGA板上。
1.3 基于FPGA的视频解码控制系统基于FPGA的视频解码控制系统应该实现以下功能：视频解码、捕获和显示；编/解码器的配置；编/解码器的数据流量；FPGA的中断控制（IRQ）以及系统总线控制等。
可以说，实现以上功能，是基于FPGA的视频解码技术的关键。
二、基于FPGA的超高清视频解码技术的发展现状近年来，FPGA 的集成度不断提高，计算能力不断增强，以及新兴技术不停突破，叠加在一起，为基于FPGA的超高清视频解码技术的发展提供了有力保障。
2.1 4K技术在FPGA中的应用4K技术指的是电视屏幕最小分辨率为3840×2160像素，这样的分辨率大大增加了图像的清晰度。
FPGA在4K技术的发展中起到了非常重要的作用。
一些公司对FPGA中4K技术的应用进行了深入的研究，结合ASIC等芯片和软件算法，大大提高了FPGA的性能和效率。
可编程逻辑器件实验报告
一、实验目的通过本次实验，使学生掌握可编程逻辑器件（FPGA）的基本原理和操作方法，了解其结构特点和应用领域。
通过实验，培养学生动手实践能力和创新意识，提高学生运用FPGA进行数字系统设计和验证的能力。
二、实验原理可编程逻辑器件（FPGA）是一种高度集成的数字电路，具有可编程性、可扩展性和可重用性。
FPGA主要由可编程逻辑单元、可编程互连资源、时钟管理单元、I/O单元等组成。
通过编程，用户可以根据自己的需求定制FPGA内部逻辑结构，实现各种数字电路功能。
FPGA编程通常采用硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog。
HDL描述了电路的功能和结构，通过编译和综合，生成FPGA内部的逻辑资源分配和互连关系。
实验中，我们将使用Quartus II软件进行FPGA编程和仿真。
三、实验内容1. FPGA基础操作（1）安装Quartus II软件，熟悉软件界面和基本操作。
（2）搭建FPGA实验平台，包括FPGA开发板、电源、连接线等。
（3）将FPGA开发板连接到计算机，进行硬件初始化和配置。
2. FPGA编程（1）使用VHDL或Verilog语言编写实验程序，实现简单的数字电路功能，如全加器、编码器、译码器等。
（2）将编写好的程序导入Quartus II软件，进行编译和综合。
（3）观察编译报告，检查程序语法错误和资源占用情况。
（4）进行仿真，验证程序功能是否正确。
3. FPGA下载与验证（1）将编译后的程序下载到FPGA芯片中。
（2）使用示波器或逻辑分析仪等工具，观察FPGA输出的波形，验证程序功能。
（3）根据实验要求，修改程序参数，优化电路性能。
四、实验步骤1. 搭建实验平台（1）将FPGA开发板连接到计算机，确保所有连接线正确。
（2）检查电源电压，确保FPGA芯片供电正常。
2. 编写程序（1）打开Quartus II软件，创建新工程。
（2）选择合适的HDL语言，编写实验程序。
（3）保存程序，并添加到工程中。
FPGA基于vhdl的3b4b线路编码解码实现
现代电子综合课程设计课题名称：基于VHDL的3B4B线路编码/解码实现*名：**学号：**********组员：付成志（2008142120）专业：电子信息科学与技术指导教师：***2011年6月27日基于VHDL的3B4B线路编码/解码实现——《编码部分（Encode3B4B）》摘要:mBnB 码是光纤通信系统中常用的码型之一, 本次设计了一种简单实用的3B4B 编码方法, 并提出了用Altera开发系统的硬件描述语言VHDL 实现全数字3B4B 编译码电路的设计思想和方法, 最后给出了波形仿真结果。
本文给出了针对该编码方法的除数字锁相环之外的一种简单方便的VHDL 语言设计方法。
关键词：3B4B 码；FPGA；VHDL 语言；波形仿真一、设计原理：数字光纤通信系统对线路码型的要求主要是保证传输的透明性，如下图，在电调制光源之前，通常需要对解码或扰码后的二进制码进行线路编码，减小功率谱中的高低频分量，为光接收机提供足够的定时信息，保证定时信息丰富，或能提供一定的冗余码，用于平衡码流、误码监测和公务通信。
而接收端进行光电转换后，提取位时钟信号进行判决得到线路编码信号，还需要进行解码还原出原始数字信号。
光发送机的线路编码电路二、3B4B 编码规则：大多数mBnB 码都采用两种模式编码, 两种模式交替使码字中的不均值为零。
这种编码电路多采用可编程只读存储器PROM 查找表的方法实现。
下面介绍一种3B4B码, 可用更为简单的电路实现, 其编码规则具体说明如下:先将输入的数字信号每3 b 为一码字, 在同样长的时间间隔内变换成4 b 一组的输出码字。
①变换后4 b 的一个码字中, 第1 与第4 比特位分别由变换前3 b 码字中的第1 与第3 比特位取反而得到；②变换前的第1 与第2 比特位分别作为变换后的第2与第3 比特位。
其编码情况如表所示：3B 000 001 010 011 100 101 110 111 4B 1000 1000 1011 1010 0101 0100 0111 0110从编码表可以看出, 这种编码规则不仅简单, 且具有以下2 个突出的特点：①编码后每组码字的前两位都有极性翻转, 定时信息丰富, 有利于译码电路中分组信号的提取；②连“0”和连“1”的分组经变换后都成为“0”,“1”均等的码字, 对抑制光接收机中的基线浮动有利。
双码道绝对位置编码器及实验装置的研究的开题报告
双码道绝对位置编码器及实验装置的研究的开题报告引言双码道绝对位置编码器是一种能够实现绝对位置检测的高精度编码器，使用广泛。
它采用两个相位相差90度的信号，通过对信号幅值和相位差进行计算，可以计算出物体的精确位置。
本文将介绍双码道绝对位置编码器及实验装置的研究，包括研究背景、研究内容、研究方法、研究结果以及未来展望。
研究背景随着科学技术的不断发展，对于精度要求越来越高的行业，例如航空航天、汽车制造、机器人等，对于位置检测的要求也越来越高。
传统的编码器采用的是增量式编码方式，其能够实现位置变化的检测，但是无法实现绝对位置的计算，只有在确定参考点后，才能准确的计算出物体的位置。
相对于增量式编码器，双码道绝对位置编码器具有更高的精度、更高的可靠性以及更快的测量速度。
研究内容本文将研究双码道绝对位置编码器及实验装置的设计和制作，主要包括以下内容。
1. 研究双码道绝对位置编码器的工作原理和优势。
2. 设计双码道绝对位置编码器的硬件电路，包括信号放大、滤波、A/D转换等。
3. 利用VHDL语言进行FPGA硬件编程。
4. 制作双码道绝对位置编码器实验装置，并进行实验验证。
研究方法本研究将采用理论研究和实验研究相结合的方法，包括以下步骤。
1. 理论研究：研究双码道绝对位置编码器的工作原理、编码方式、信号处理方法等。
2. 硬件电路设计：对双码道绝对位置编码器进行硬件电路设计，包括信号放大、滤波、A/D转换等。
3. VHDL编程：利用VHDL语言进行FPGA硬件编程，实现编码器信号的处理和计算。
4. 制作实验装置：制作双码道绝对位置编码器实验装置，并进行实验验证。
研究结果经过理论研究和实验验证，本研究成功设计制作了双码道绝对位置编码器及实验装置。
实验结果表明，该装置具有高精度、高可靠性和较快的测量速度，可以广泛应用于汽车制造、航空航天、机器人等行业的位置检测。
未来展望本研究仅是对双码道绝对位置编码器及实验装置的初步研究，还有许多问题需要继续深入研究和探讨。
FPGA与VHDL
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点FPGA简介背景目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。
但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。
厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。
因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。
另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。
CPLD与FPGA的关系早在1980年代中期，FPGA已经在PLD设备中扎根。
CPLD和FPGA包括了一些相对大数量的可编辑逻辑单元。
CPLD逻辑门的密度在几千到几万个逻辑单元之间，而FPGA通常是在几万到几百万。
CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。
CPLD是一个有点限制性的结构。
这个结构由一个或者多个可编辑的结果之和的逻辑组列和一些相对少量的锁定的寄存器。
fpga的编程方法
fpga的编程方法FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的逻辑器件，能够根据用户的需求进行编程，实现各种不同的功能。
FPGA的编程方法有多种，包括硬件描述语言和图形化编程工具。
本文将介绍几种常用的FPGA编程方法，并对其特点和应用进行详细阐述。
一、硬件描述语言（HDL）硬件描述语言是一种用于描述数字电路的语言，常用的HDL有VHDL （VHSIC Hardware Description Language）和Verilog。
这种编程方法将硬件电路抽象为逻辑门、寄存器等基本元素，并通过编写代码来描述它们之间的连接关系和功能。
HDL具有描述精确、灵活性强的特点，适用于复杂的电路设计和开发。
使用HDL进行FPGA编程的过程大致包括以下几个步骤：1. 设计电路结构：根据需求和功能设计电路的逻辑结构，包括各个模块的功能和连接关系。
2. 编写HDL代码：使用VHDL或Verilog编写描述电路结构和功能的代码，包括模块实例化、信号赋值、时序控制等。
3. 综合与布局：将HDL代码综合为门级网表，然后进行布局布线，生成可配置的FPGA逻辑电路。
4. 下载与调试：将生成的逻辑电路下载到FPGA芯片中，并进行功能验证和调试。
二、图形化编程工具除了使用HDL进行编程，FPGA的编程方法还包括使用图形化编程工具，如LabVIEW FPGA和Xilinx System Generator等。
这些工具提供了可视化的界面，用户只需通过拖拽和连接图形元件，即可完成对FPGA的编程。
图形化编程工具的使用过程相对简单，适合初学者或对硬件电路编程不熟悉的人。
用户只需选择所需的功能模块，将其拖入工作区域，并通过连接线将各个模块连接起来。
然后，通过配置模块的参数和时序，即可生成对应的FPGA逻辑电路。
三、特殊领域的FPGA编程方法除了传统的HDL和图形化编程工具，还有一些特殊领域的FPGA编程方法。
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《VHDL与数字系统设计》课程设计报告
( 2013 -- 2014 年度第 1 学期)
名称：VHDL与数字系统设计
题目：8----3编码器
院系：电气与电子工程学院
班级：电子1301
学号：1131230106
学生姓名：韩辉
指导教师：高雪莲
设计周数：2周
成绩：
日期：2015年 1 月12 日
一、 课程设计的目的与要求
1.设计目的：
（1）熟悉MAXPLUS2/Quartus II 软件，掌握软件的VHDL 程序输入、程序编译和程序仿真操作； （2）学习利用VHDL 语言设计数字时序电路程序； （3） 了解编码器电路的工作方式。
2.设计要求：利用VHDL 语言设计8-3编码器电路，并利用相关软件进行编译和仿真。
并通过其波形输入验证电路设计。
二．设计正文
1. 8-3编码器真值表如下所示：
表一 带优先级的8-3编码器真值表
由表一可以看出输入端in0的优先级最高，依次降低，输入端in7的优先级最低；输出为反码形式，例：当in0=0时，对in0编码，输出y2y1y0=111（0的反码）。
2. 8-3编码器设计的源程序：
LIBRARY IEEE; ——库 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ——程序包 ENTITY coder IS ——实体说明
PORT(input: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); ——input 为八位标准逻辑矢量输入 y: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0)); —— y 为三位标准逻辑矢量输出 END coder;
ARCHITECTURE rtl OF coder IS ——结构体说明 BEGIN
PROCESS (input) ——进程 BEGIN
1
1
1
1
1
1
1
X
1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 X 0 1 0 1 1 1 1 1 0 X X 1 1 0 1 1 1 1 0 X X X 0 0 1 1 1 1 0 X X X X 1 0 1 1 1 0 X X X X X 0 1 1 1 0 X X X X X X 1 1 1 0 X X X X X X X y0 y1 y
2 in0 in1 in2 in
3 in
4 in
5 in6
In7 二进制编码输出
输入
IF (input(0)='0') THEN
y <= "111";
ELSIF (input(1)='0')THEN
y <= "110";
ELSIF (input(2)='0') THEN
y <= "101";
ELSIF (input(3)='0') THEN
y <= "100";
ELSIF (input(4)='0') THEN
y <= "011";
ELSIF (input(5)='0') THEN
y <= "010";
ELSIF (input(6)='0') THEN
y <= "001";
ELSE y <="000";
END IF;
END PROCESS; ——结束进程
END rtl; ——结束rtl
三、课程设计结论与总结
1. 8-3编码器设计的仿真波形图如下：
图1 8-3编码器设计的仿真波形图
图2 8-3编码器设计的仿真波形图
2. 带优先级的8-3编码器设计的仿真波形图的分析：
图1、图2为带优先级的8-3编码器设计的仿真波形图，由图1、图2分析，可得如下结论：
（1）.波形出现延迟现象，延迟长度如图1两红线间距所示，经计算得延迟时间为8.109ns。
（2）.仿真波形结果与表1所示的真值表大致相同。
例如：
①当输入端优先级最高的in0输入为0时，输出结果：y2y1y0=111，为0（二进制表示为000）的反码，
且输出结果与in7~in1无关。
②当输入端in1输入为0，in0输入为1时，输出结果：y2y1y0=110，为1（二进制表示为001）的反码，
且输出结果与in7~in2无关。
③当输入端in2输入为0，in1、in0输入为1时，输出结果：y2y1y0=101，为2的（二进制表示为010）
的反码，且输出结果与in7~in3无关。
④当输入端in3输入为0，in2~in0输入为1时，输出结果：y2y1y0=100，为3的（二进制表示为011）
的反码，且输出结果与in7~in4无关。
⑤当输入端in4输入为0，in3~in0输入为1时，输出结果：y2y1y0=011，为4的（二进制表示为100）
的反码，且输出结果与in7~in5无关。
⑥当输入端in5输入为0，in4~in0输入为1时，输出结果：y2y1y0=010，为5的（二进制表示为101）
的反码，且输出结果与in7~in6无关。
⑦当输入端in6输入为0，in5~in0输入为1时，输出结果：y2y1y0=001，为6的（二进制表示为110）
的反码，且输出结果与in7无关。
⑧当输入端in6~in0输入为1时，输出结果：y2y1y0=000，为7的（二进制表示为111）的反码，且输出
结果与in7无关。
3.课程设计总结
（1）.巩固复习了编码器的相关工作原理。
（2）.熟悉了VHDL程序的结构及实体、结构体等部分的编写格式与编写内容，简单掌握了VHDL语言的文字规则。
四、参考文献
[1].文汉云《数字逻辑与数字系统设计——基友VHDL语言描述》清华大学出版社2012年1月第一版.。