曼彻斯特码编解码的设计与实现

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1、理工大学毕业设计（）理工大学毕业设计（）曼彻斯编的 FPGA 设计与实现学院（系）： 信息专业班级：电子 0902 班 詹萌学生指导教师：吕锋理工大学毕业设计（）性本人郑重：所呈交的是本人在导师的指导下进行取得的研究成果。除了文中特别加以标注的内容外，本不包括任何其他个人或集体已经或撰写的成果。本人完全本的法律后果由本人承担。作者签名：年月日使用书本作者完全了解学校有关保障、使用的规定，同意学校保留并向有关管理部门或机构送交的复印件和，被查阅和借阅。本人省级优秀学士评选机构将本的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等保存和汇编本。本属于 1、囗，在年后适用本书2、不囗。

2、（请在以上相应方框内打“”）作者签名：年月日导师签名：年月日理工大学毕业设计（）本科生毕业设计()任务书 詹萌学生专业班级：电子科学与技术 0902 指导教师：吕 锋工作：理工大学设计()题目:曼彻斯编的 FPGA 设计与实现设计（）主要内容：1.熟悉 Verilog 语言，会熟练使用 Xilinx 公司的 ISE 软件进行编程；2.了解掌握曼彻斯的基本原理；3.曼彻斯编的 Verilog 实现；4.结合 Msim 软件进行验证。要求完成的主要任务:1.通过理论推导总结曼彻斯编的特点，与其他编相比，有何优缺点；2.采用 Verilog 语言，实现曼彻斯的编；3.结合 Xilinx 公司的 IS

3、E 软件及 Msim 软件进行验证；4、 查阅相关文献 15 篇，其中外文文献不少于 2 篇，完成不少于 2 万（5000 汉字）印刷符、且与选题相关的文献翻译工作；5、 根据毕业设计有关规范，按时完成所有有关文档，并完成不少于 3 张 1-2#图纸的绘制工作；所有文档、图纸一律用计算机打印，并遵守有关国标及规范，字数不少于 1.5 万字。必读参考资料：1 WU Peng，BI Jun-yi. Design of manchester codec in 1553B busJ. ModernElectronics Technique，2011，34（4）：61-64.2 TANG Xiao-xi

4、,YIN Lei,XU Yan. Design of manchester codec based on FPGAJ.Electric DesignEngineering，2011(23)：171-173.3 夏宇闻.Verilog数字系统设计M. 北京:北京航空航天大学，2008.指导教师签名：系签名：院长签名（章）理工大学毕业设计（）理工大学本科生毕业设计（）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）1.1 目的和意义：曼彻斯特编码是一种自同步的编码方式，即时钟同步信号就隐藏在数据波形中。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示

5、"1"，从低到高跳变表示"0"。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分 1 和 0，即用正的电压跳变表示 0，用负的电压跳变表示 1。因此，这种编码也称为相应编码。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟。由于技术的发展，现代通信体现出了越来越高的要求：1.能有效实现各子系统之间的数据传输，且满足特定的通信特性

6、;2.通信子系统相对 地工作，对应用软件尽可能透明，且占用主机的时间尽可能少；3.通信系统灵活，易于修改；4.通信子系统具有较强的 能力。在数据通信领域，开发一个数据通信系统，选择一种好的数据编码方式是非常重要的，关系到整个系统的可行性、稳定性、通信质量以及以后系统的工作效率等方面。如何实现开发出更高可行性、可靠性及稳定性的通信系统，这正是研究曼彻斯 的目的和意义所在。1.2 研究现状曼彻斯采用跳变沿来表示 0 或 1，与二进制码相比，具有如下优点： 1.波形在每一位元中间都有跳变，因此具有丰富的定时信息，便于接收端提取定时信号。若采用二进制传输，当出现连续的 0 或 1 时，则无法区分两位元

7、之间的边界；2.由于曼彻斯在每一位元中都有电平的转变，因此，传输时无直流分量，可降低系统的功耗。而对于二进制波形，当出现连续的 1 时，将有直流分量的产生；3.曼彻斯传输方式非常适合于多路数据的快理工大学毕业设计（）速切换。所以曼彻斯 在许多领域得到广泛的应用，如电信业，工业 ， 车辆总线，石油勘测探井等。1.2.1 在电信业的应用在电信领域，曼彻斯是一种数据通讯线性码，它的每一个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的，曼彻斯特编码因此被认为是一种自定时码。自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。曼彻斯特编码已经被许多高效率且被广泛使用

8、的电信标准所采用。曼彻斯的一个最常见的使用是在Xerox、DEC 和 Intel 公司共同开发的“以太”本地数据传输网络（Ethernet） 中采用数字双向码作为线路传输码型。以太网的数据传输，IEEE802.3 规定必须用曼彻斯特编码进行。1.2.2 在工业中的应用在工业现场 网络中，曼彻斯 由于编码方式简单易行、无直流分量，且含有丰富的时钟信息，常被用作高速基带数据传输。曼彻斯特编码已经广泛应用在数控测井和无线 等领域。1.2.3 在车辆总线中的应用随着微机技术和现场总线技术的飞速发展，线代列车的运转过程已从过去的集中数字系统发展成为先进的基于网络的分布式系统。基于分布式系统的 MV （

9、多功能车辆总线） 是IEC61375-1(1999)TCN（列车数据通信网络国际标准）的推荐方案，它与 WTB（绞线式列车 总线） 的列车总线具有可靠性高、实时性强的特点。而其数据传输过程就是采用的曼彻斯 进行编 。1.2.4 在石油勘测探井中的应用在油田测井中，井下仪在井下 大量信息，并传送给地面测井系统；但井下仪到地面这段信道的传输性能并不好，常用的 NRZ 码不适合在这样的信道里传输，而且 NRZ 码含有丰富的直流分量,容易引起滚筒的磁化，因而选用了另外一种编码-曼彻斯 。曼彻斯特编码是串行数据传输的一种重要的编码方式和最常用的 NRZ 码相比，曼彻斯 具有很多优点。例如：消除了 NRZ

10、 码的直流理工大学毕业设计（）成分，具有时钟恢复和更好的 性能，这使它更适合于信道传输。目前，在实际的工程测井中，常采用曼彻斯特编译码器（6408、6904）把测井数据转换为曼彻斯 及把曼彻斯 为数据。2、基本内容和技术方案2.1 基本内容在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一个跳变，位中间的跳变既作时钟信号， 又作数据信号。从高到低跳变表示“0”，从低到高跳变表示“1”。从曼彻斯 的特点可以看出曼彻斯 是一种自同步码源，且没有直流分量，因此 能力强。但其缺点是编码后每一个码元都被调成 2 个电平，所以数据传输速率只有调制速率的 1/2，曼彻斯特信号编码所要求的带宽相比异步通讯要高一倍，并且其频谱

11、也更宽。本项目主要研究曼彻斯 编码器的硬件设计和实现。为了能顺利完成曼彻斯 的编 任务，实现数据传输它应该包括这样几个部分：编码电路， 电路，以及同步信号提取电路。2.2 技术方案系统整体原理框图如下：原码输入曼彻斯特编电路由三个部分组成，分别是编码电路模块电路模块， 和同步信号提取电路模块。编码电路模块提供时钟源，并且对输入的待传送原码进行编码，将其转换成曼彻斯并。同步时钟信号提取电路模块负责从接原码输出电路整形电路整形电路微分电路全波整流电路窄带滤波电路锁相环跟踪 2 分编码电路同步电路占空比调整电时钟源理工大学毕业设计（）收到的曼彻斯 中提取其中包含的同步时钟信号，将其提供给 电路模块进