基于硬件描述语言的循环码编译码设计(附件)【字数：8778】
摘 要在当今社会，由于网络流量的快速增长，在传输过程中，数字信号通常会因为各种原因, 使数据流在传输过程中出现错误，从而令接收端出现图像不稳定、间断、模糊等现象。经过信道编码,处理出现误码的数据流,通信系统拥有抗干扰和纠错能力,能够大大地缩减在码流传送过程期间产生的误码率。换而言之，信道编码从另一方面来说不仅可以提高通信的可靠性，也可以对数据传输速率、误码率产生一定的影响。在本次设计中，系统开发平台为QuartusII9.0，所采用的主要设计语言是VHDL，用来进行实现程序的载体是可编程逻辑器件。以总体的设计方案来说，此次设计主要是从循环码编译码的原理出发，进一步去论证循环码编译码系统，并且加以实现。所设计的程序能够完成循环码编码以及一位错码的纠错译码。依据所设计的方案与平台，完成了程序的编写和调试，并且通过对程序的运行以及时序波形的仿真，有效地验证了此设计的正确性，基本实现了设计目标。
目 录
第一章 背景及国内外研究现状 1
第二章 EDA技术 2
2.1 EDA概述 2
2.2 VHDL 概述及特点 2
2.3 可编程逻辑器件 3
2.4 Quartus II 概述 4
第三章 循环码编译码原理 6
3.1 循环码 6
3.2 编码器的设计原理 7
3.3 译码器的设计原理 8
第四章 编译码的功能仿真实现 9
4.1 循环码编译码系统框图 10
4.2 程序设计总流程图 11
4.3 系统仿真 12
4.4 结果分析 14
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
第一章 背景及国内外研究现状
随着经济和文化水平的显著提高,人们对数据通信的需求也在增加。因此人们设计出了线性分组码来提高通信的传输效率。线性分组码有许多不同的子类，就当前来说，循环码是研究的相对成熟的一类码。循环码具有许多特殊的代数属性，它们允许计算机通信以数据通信的形式出现，可以使信息以一种高效率在计算机之间进行准确的传输，同样适用在计算机与终端器材的传输。它提高了现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
代通信的可靠性和有效性，并使其有了质的飞跃。循环码被广泛应用在众多领域中，如日常生活、通信、武器控制系统等。
1948年，香农发表了《通信的数学理论》一文，并提出了一种即使在有扰信道的干扰下，也可以令通信传输可靠的方法，这一方法就是著名的有扰信道编码定理，为纠错码以后的发展打下了坚固的基石。由于香农这一方法的提出，为后续纠错码的研究提供了很大的帮助[1]。也正因此，使得纠错码受到越来越多人的关注，尤其是在通信和数学领域工作的学者。使得纠错码迅速发展，不仅仅是理论上，在实践上也同样发展迅速。
循环码具有检错能力强、纠错能力强、编解码设备简单、性能良好等特点。 循环码可以纠正多种类型的错误，比如随机错误或是突发错误。而且循环码比较容易实现，当我们使用一种带反馈的移位寄存器时，它的硬件会比较容易实现。循环码有许多特殊的代数属性，这些属性可以帮助我们根据所需的纠错能力系统地构造这些代码并简化解码算法。由于循环码具备的特点，所以使得循环码在计算机的纠错系统中具有强大的使用地位。
第二章 EDA技术
2.1 EDA概述
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写。这是一项正在高速发展的新技术。EDA以计算机为载体，以大规模可编程逻辑器件的开发软件和实验系统为开发工具，是一款相对来说比较简单的工具。总之，EDA技术是使用软件程序和工具来设计和实现硬件产品[2]。
当前，EDA技术迅速发展，在整个现代电子设计领域中，都使用它进行设计。EDA技术发展范围广，在众多领域都可以见到其身影，比如印制电路板（PCB）设计、专用集成芯片设计、可编程逻辑芯片开发等。
EDA技术从发展至今，已有30多年的历程，它的发展随着计算机、集成电路、电子系统的设计而发展起来，可分为以下三个发展阶段：
（1）CAD（计算机辅助设计）阶段：在20世纪70年代，设计师的绘图强度比较繁杂，而EAD技术在这一阶段利用计算机的辅助功能对电路原理图进行编辑和PCB布线，减轻了设计师的工作强度。
（2）CAED阶段：在20世纪80年代，EDA技术的核心是定时分析、故障仿真、自动布局布线逻辑模拟，其主要功能是解决电路设计的功能检测等问题，减小风险性，在产品制作之前设计者就可以预测产品的功能与性能。
（3）EDA（电子设计自动化）阶段：在20世纪90年代，EDA技术设计理念开始初步形成，也就是“自顶向下”，在这一阶段，可以用EDA工具完成许多设计前期的高层次设计。同时，EDA技术可以进行系统仿真，具有较强的综合技术，是一种高级描述语言。
进入本世纪以来，由于EDA的快速发展，使得在电子领域内，各学科的界限不如以前的明显，变得比较模糊和包容，主要表现在以下几个方面：
（1）能够以自主知识产权的形式清晰地表达和确认电子设计结果。
（2）硬件和软件IP核已在电子行业的工业，技术和设计应用中得到进一步证实。
（3）SOC（SystemonChip）高效低成本设计技术的成熟。现代电子技术的设计方向是基于芯片的设计方式。
伴随着科学技术的发展，电子产品也在快速的推陈出新。EDA技术已成为现代电子设计的核心。
2.2 VHDL 概述及特点
1970年，VHDL硬件描述语言是由美国国防部提出的超高速集成电路而成立的。因为在1995年国家技术监督局正式将VHDL作为这个行业在我国发展的国家标准。因此，使得VHDL在我国迅速发展起来[4]。
VHDL也因为其独特的特点，而成为当今硬件描述语言的主流。
（1）具有强大而灵活的设计。VHDL的语言功能非常强悍，即可以将比较复杂的逻辑控制简单化，并用程序描述出来。VHDL还具备其他硬件描述语言无法相比的功能，即不仅可以支撑随机电路、同步和异步的设计，也可实现有效地控制设计等一系列特点。
目 录
第一章 背景及国内外研究现状 1
第二章 EDA技术 2
2.1 EDA概述 2
2.2 VHDL 概述及特点 2
2.3 可编程逻辑器件 3
2.4 Quartus II 概述 4
第三章 循环码编译码原理 6
3.1 循环码 6
3.2 编码器的设计原理 7
3.3 译码器的设计原理 8
第四章 编译码的功能仿真实现 9
4.1 循环码编译码系统框图 10
4.2 程序设计总流程图 11
4.3 系统仿真 12
4.4 结果分析 14
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
第一章 背景及国内外研究现状
随着经济和文化水平的显著提高,人们对数据通信的需求也在增加。因此人们设计出了线性分组码来提高通信的传输效率。线性分组码有许多不同的子类，就当前来说，循环码是研究的相对成熟的一类码。循环码具有许多特殊的代数属性，它们允许计算机通信以数据通信的形式出现，可以使信息以一种高效率在计算机之间进行准确的传输，同样适用在计算机与终端器材的传输。它提高了现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
代通信的可靠性和有效性，并使其有了质的飞跃。循环码被广泛应用在众多领域中，如日常生活、通信、武器控制系统等。
1948年，香农发表了《通信的数学理论》一文，并提出了一种即使在有扰信道的干扰下，也可以令通信传输可靠的方法，这一方法就是著名的有扰信道编码定理，为纠错码以后的发展打下了坚固的基石。由于香农这一方法的提出，为后续纠错码的研究提供了很大的帮助[1]。也正因此，使得纠错码受到越来越多人的关注，尤其是在通信和数学领域工作的学者。使得纠错码迅速发展，不仅仅是理论上，在实践上也同样发展迅速。
循环码具有检错能力强、纠错能力强、编解码设备简单、性能良好等特点。 循环码可以纠正多种类型的错误，比如随机错误或是突发错误。而且循环码比较容易实现，当我们使用一种带反馈的移位寄存器时，它的硬件会比较容易实现。循环码有许多特殊的代数属性，这些属性可以帮助我们根据所需的纠错能力系统地构造这些代码并简化解码算法。由于循环码具备的特点，所以使得循环码在计算机的纠错系统中具有强大的使用地位。
第二章 EDA技术
2.1 EDA概述
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写。这是一项正在高速发展的新技术。EDA以计算机为载体，以大规模可编程逻辑器件的开发软件和实验系统为开发工具，是一款相对来说比较简单的工具。总之，EDA技术是使用软件程序和工具来设计和实现硬件产品[2]。
当前，EDA技术迅速发展，在整个现代电子设计领域中，都使用它进行设计。EDA技术发展范围广，在众多领域都可以见到其身影，比如印制电路板（PCB）设计、专用集成芯片设计、可编程逻辑芯片开发等。
EDA技术从发展至今，已有30多年的历程，它的发展随着计算机、集成电路、电子系统的设计而发展起来，可分为以下三个发展阶段：
（1）CAD（计算机辅助设计）阶段：在20世纪70年代，设计师的绘图强度比较繁杂，而EAD技术在这一阶段利用计算机的辅助功能对电路原理图进行编辑和PCB布线，减轻了设计师的工作强度。
（2）CAED阶段：在20世纪80年代，EDA技术的核心是定时分析、故障仿真、自动布局布线逻辑模拟，其主要功能是解决电路设计的功能检测等问题，减小风险性，在产品制作之前设计者就可以预测产品的功能与性能。
（3）EDA（电子设计自动化）阶段：在20世纪90年代，EDA技术设计理念开始初步形成，也就是“自顶向下”，在这一阶段，可以用EDA工具完成许多设计前期的高层次设计。同时，EDA技术可以进行系统仿真，具有较强的综合技术，是一种高级描述语言。
进入本世纪以来，由于EDA的快速发展，使得在电子领域内，各学科的界限不如以前的明显，变得比较模糊和包容，主要表现在以下几个方面：
（1）能够以自主知识产权的形式清晰地表达和确认电子设计结果。
（2）硬件和软件IP核已在电子行业的工业，技术和设计应用中得到进一步证实。
（3）SOC（SystemonChip）高效低成本设计技术的成熟。现代电子技术的设计方向是基于芯片的设计方式。
伴随着科学技术的发展，电子产品也在快速的推陈出新。EDA技术已成为现代电子设计的核心。
2.2 VHDL 概述及特点
1970年，VHDL硬件描述语言是由美国国防部提出的超高速集成电路而成立的。因为在1995年国家技术监督局正式将VHDL作为这个行业在我国发展的国家标准。因此，使得VHDL在我国迅速发展起来[4]。
VHDL也因为其独特的特点，而成为当今硬件描述语言的主流。
（1）具有强大而灵活的设计。VHDL的语言功能非常强悍，即可以将比较复杂的逻辑控制简单化，并用程序描述出来。VHDL还具备其他硬件描述语言无法相比的功能，即不仅可以支撑随机电路、同步和异步的设计，也可实现有效地控制设计等一系列特点。
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