通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告漢明編譯碼系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)附加同步

1、<p>　　漢明編譯碼系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　差錯(cuò)控制編碼的基本作法是：在發(fā)送端被傳輸?shù)男畔⑿蛄猩细郊右恍┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息之間以某種確定的規(guī)則建立校驗(yàn)關(guān)系。漢明碼（7，4）是一種糾錯(cuò)碼，是能糾正單個(gè)錯(cuò)誤的線性分組碼。它有以下特點(diǎn)：</p><p>　　碼長

2、n=2m-1最小碼距d=3</p><p>　　信息碼位k=2n-m-1糾錯(cuò)能力t=1</p><p>　　監(jiān)督碼位r=n-k</p><p>　　這里m位≥2的正整數(shù)，給定m后，既可構(gòu)造出具體的漢明碼（n，k）。</p><p>　　漢明碼的監(jiān)督矩陣有n列m行，它的n列分別由除了全0之外的m位碼組構(gòu)成，每個(gè)碼組只在某

3、列中出現(xiàn)一次。系統(tǒng)中的監(jiān)督矩陣如下圖所示：</p><p>　　其相應(yīng)的生成矩陣為：</p><p>　　漢明譯碼的方法，可以采用計(jì)算校正子，然后確定錯(cuò)誤圖樣并加以糾正的方法。</p><p>　　圖9.1和圖9.2給出漢明編碼器和譯碼器電原理圖。</p><p>　　表1.1 （7，4）漢明編碼輸入數(shù)據(jù)與監(jiān)督碼元生成表</p>

4、<p>　　表1.1為（7，4）漢明編碼輸入數(shù)據(jù)與監(jiān)督碼元生成表。編碼輸出數(shù)據(jù)最先輸出是a6bit，其次是a5、a4……，最后輸出a0位。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　編寫分頻和m序列verilog程序</p><p><b>　　思路：</b></p>&l

5、t;p>　　分頻：晶振為14.336MHz，要分頻得到32kHz，采用計(jì)數(shù)的方法。14336/(32*2)=224。其中32*2是因?yàn)槊堪雮€(gè)周期電平翻轉(zhuǎn)一次。所以如下圖程序中第16行，count1以224為周期計(jì)數(shù)（即從0數(shù)到223），每到數(shù)223則clk_32k翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)分頻。其他頻率的分頻改變計(jì)數(shù)值大小即可得到。</p><p>　　M序列：M序列又叫做偽隨機(jī)序列，是不能預(yù)先確定但可以重復(fù)產(chǎn)生的序列。程序

6、上通過移位寄存器實(shí)現(xiàn)。邏輯圖如下：</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　程序中要注意的是，如第10行處給m_out賦初值，否則0000狀態(tài)下移位寄存器是無法得到其他值的，會(huì)一直處于全0狀態(tài)。</p><p>　　遇到的問題及解決方法：</p><p>　　1.編譯時(shí)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤：</p&

7、gt;<p>　　后來發(fā)現(xiàn)是由于模塊名稱的命名問題，注意項(xiàng)目下主模塊使用與項(xiàng)目名稱相同的命名即可解決。</p><p>　　仿真時(shí)各個(gè)寄存器都沒有值。后來發(fā)現(xiàn)是仿真文件（.vwf）文件沒有保存，必須保存之后才能夠得到正確的仿真。</p><p>　　M序列仿真現(xiàn)象如下圖：</p><p>　　從仿真截圖的m_outer一行（最下方一行）可以看出，輸出的

8、M序列為：000111101011001…，之后又是重復(fù)的。對(duì)應(yīng)的寄存器中m_out1中為（倒數(shù)第二行從第2個(gè)開始）：0010、0100、1000、0001、0011、0111、1111、1110、1101、1010、0101、1011、0110、1100、1001…?？梢娚傻腗序列各4位碼依次符合左移關(guān)系，且每15個(gè)為一周期，符合M序列為2n-1的規(guī)律，n為4時(shí)2n-1=15。每個(gè)4位碼的第4位按順序即是m_outer中輸出的M序列

9、?？梢娚傻腗序列符合相關(guān)要求，是成功的。</p><p>　　以M序列作為輸入信號(hào)編寫（7,4）漢明編碼程序，將M序列和漢明碼序列輸出到測(cè)試孔觀察和記錄。</p><p><b>　　思路：</b></p><p><b>　　編碼：</b></p><p>　　由編碼原理圖可以的到編碼方程，高4

10、位直接由M序列的4位平移得到，而低3位可由高4位計(jì)算得到，如a0=a6+a5+a3。同理可寫出整套編碼方程如下：</p><p>　　h_out[6:3]<=m_out1[3:0];</p><p>　　h_out[0]<=m_out1[3]+m_out1[2]+m_out1[0];</p><p>　　h_out[1]<=m_out1[2]+m_

11、out1[1]+m_out1[0];</p><p>　　h_out[2]<=m_out1[3]+m_out1[2]+m_out1[1];</p><p>　　輸出：因?yàn)镸序列的時(shí)鐘是32k的，而4位的M序列對(duì)應(yīng)編碼得到的漢明碼是7位的，所以由4:7比例關(guān)系得到相應(yīng)的漢明編碼輸出的時(shí)鐘應(yīng)該是56k。仿照上面32k的分頻可以的到56k分頻程序如下：</p><p&g

12、t;　　always@(posedge clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(count2==8'd127)//14336/(56*2)=128</p><p>　　count2<=8'b0;</p><p><b>　　else</b&

13、gt;</p><p>　　count2<=count2+8'b1;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　always@(negedge count2[6])</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　clk

14、_56k<=clk_56k+1'd1;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　編碼時(shí)根據(jù)32k時(shí)鐘每數(shù)4個(gè)編碼一次，同理輸出時(shí)根據(jù)56k時(shí)鐘每數(shù)7個(gè)輸出一次。</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　程序中56行以前為定義分頻和產(chǎn)生M序

15、列部分，不再重復(fù)貼出，57到71行為漢明碼編碼部分，73到84行為漢明碼輸出部分。需要注意的是編碼的時(shí)候數(shù)4個(gè)編碼一次（ ），而輸出的時(shí)候數(shù)7個(gè)編碼一次（ ）。這樣才能保證M序列的4位碼與輸出7位漢明碼之間是匹配的。 </p><p>　　遇到的問題及解決方法：</p><p>　　一開始我寫這段程序的時(shí)候沒有h_out1，從h_out的4個(gè)編碼方程把漢明碼算出來之后就直接h_out[6

16、:1]<=h_out[5:0];移位，然后就輸出h_outer<=h_out[6];一仿真發(fā)現(xiàn)輸出的漢明碼根本找不到規(guī)律。</p><p>　　后來我發(fā)現(xiàn)，在編碼和輸出之間需要一個(gè)緩沖，如果沒有緩沖的話，有可能的上面的編碼方程里h_out這在按對(duì)應(yīng)位編碼，下面輸出部分的程序就把h_out給移位輸出了,于是此時(shí)h_out里各位的值可能在編碼還沒完成的時(shí)候就發(fā)生了改變。所以我后來就加入了h_out1作為緩

17、沖，h_out編碼完之后先送給h_out1，再由h_out1進(jìn)行移位之后輸出。這樣仿真的時(shí)候就得到了正確的漢明碼輸出。</p><p>　　漢明碼輸出仿真現(xiàn)象如下圖：</p><p>　　仿真中第4行h_out為編碼得到為漢明編碼，下方倒數(shù)第2行m_out1為M序列。由下圖可以明顯看出它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系：</p><p>　　（1）漢明碼的前4位與M序列完全相同，并且是

18、連續(xù)的4個(gè)M序列中有1個(gè)是與漢明碼對(duì)應(yīng)的，而不是每一個(gè)都對(duì)應(yīng)。因?yàn)镸序列移位4次之后才是一個(gè)全新的碼，才進(jìn)行一次新的漢明碼編碼。</p><p>　　（2）從上方時(shí)鐘信號(hào)可以看出，每個(gè)M序列對(duì)應(yīng)1個(gè)32k時(shí)鐘周期。每個(gè)漢明碼對(duì)應(yīng)7個(gè)56k時(shí)鐘周期和4個(gè)32k時(shí)鐘周期。</p><p>　?。?）漢明碼與其相對(duì)應(yīng)的M序列之間有1個(gè)32k時(shí)鐘周期的延時(shí)，因?yàn)榻?jīng)過了編碼過程。所以第一個(gè)輸出的漢明

19、碼0111010之前的輸出為0000000.</p><p>　　（4）仿真輸出的漢明碼都符合上文實(shí)驗(yàn)原理部分表1.1中信息位與監(jiān)督碼元的關(guān)系，輸出的都是正確的漢明碼。</p><p>　　從仿真來看，M序列和漢明碼的輸出都是正確的成功的。</p><p>　　下載到實(shí)驗(yàn)箱觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：</p><p>　　上圖為把分頻信號(hào)送到測(cè)試孔從

20、示波器上觀察到的波形。上方CH1黃色波形為56k時(shí)鐘信號(hào)，圖片右邊測(cè)量值為55.99kHz。下方CH2藍(lán)色波形為32kHz時(shí)鐘信號(hào)，右邊測(cè)量值為32.00kHz。可見32k和56k分頻得到的實(shí)際結(jié)果都是很準(zhǔn)的。</p><p>　　上圖中上方黃色波形為32k時(shí)鐘信號(hào)，下方藍(lán)色波形為輸出的M序列波形。圖中藍(lán)色波形讀數(shù)為100100011110… </p><p><b>　　仿真波

21、形</b></p><p><b>　　實(shí)測(cè)波形</b></p><p>　　從上方仿真的M序列仿真波形中可以找到完全相同的一段，讀數(shù)也為10010001110…把兩者的時(shí)鐘軸調(diào)整為相同寬度時(shí)可以看到，仿真與實(shí)測(cè)波形完全相同。</p><p>　　上圖中上方黃色波形為56k時(shí)鐘信號(hào)波形，下方藍(lán)色波形為漢明碼輸出。由兩個(gè)光標(biāo)間卡住的7

22、個(gè)時(shí)鐘周期可以讀出下方對(duì)應(yīng)的漢明碼輸出為0001011，如果繼續(xù)往下讀可以讀得連續(xù)輸出為000101111101…把時(shí)間軸右移一點(diǎn)到如下圖：</p><p>　　繼續(xù)把下面的讀下去是0010110…，連起來即是0001011111010010110…其中可以看出0001011后面跟著的下一個(gè)七位漢明碼是1110100，由上圖中兩個(gè)光標(biāo)之間卡住的7個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可以讀出下方對(duì)應(yīng)的漢明碼輸出為1110100，然后在仿真中

23、找到了相應(yīng)的漢明碼輸出部分如下圖：</p><p>　　由上圖仿真中第4行h_out可以找到連續(xù)的一段漢明碼輸出為0001011111010010110……與之前上面示波器中實(shí)測(cè)讀得的序列0001011111010010110…完全相同?？梢妼?shí)驗(yàn)箱實(shí)際觀察測(cè)得的漢明編碼輸出與仿真完全一致，符合漢明編碼的相關(guān)性質(zhì)。</p><p>　　3.將漢明編碼序列加錯(cuò)，模擬信道誤碼。注意加錯(cuò)頻率。&l

24、t;/p><p><b>　　思路：</b></p><p>　　因?yàn)椋?,4）漢明碼最多只能糾錯(cuò)1位，所以能夠正確譯碼的情況下每7位最多只能錯(cuò)1位。對(duì)輸出的漢明碼序列采取每14位就有1位取反的方法，也就是輸出一個(gè)7位無錯(cuò)碼的漢明碼，然后輸出一個(gè)7位有1位錯(cuò)碼的漢明碼，并且交替重復(fù)。來模擬信道誤碼。</p><p><b>　　程序：&l

25、t;/b></p><p>　　程序中通過第113行的eh_out[0]<=h_outer;將正常編碼得到的漢明碼輸出h_outer復(fù)制到eh_out中。通過第105行的if（ecnt_h==4’d13）來判斷計(jì)數(shù)，每14位輸出就把最后1位取反，即eh_out[0]<=~h_outer;以此實(shí)現(xiàn)模擬信道誤碼。</p><p><b>　　遇到的問題及仿真：<

26、;/b></p><p>　　遇到的問題及仿真部分將在下面譯碼部分中一并敘述。</p><p>　　漢明譯碼程序編寫。將m序列和漢明譯碼數(shù)據(jù)輸出到測(cè)試孔觀察和記錄。加大誤碼率，觀察譯碼性能。</p><p><b>　　思路：</b></p><p>　　譯碼：譯碼首先要計(jì)算校正子。根據(jù)校正子計(jì)算公式可寫出3位校正

27、子計(jì)算方程如下：</p><p>　　s_fir[2]<=eh_out[6]+eh_out[5]+eh_out[4]+eh_out[2];</p><p>　　s_fir[1]<=eh_out[5]+eh_out[4]+eh_out[3]+eh_out[1];</p><p>　　s_fir[0]<=eh_out[6]+eh_out[5]+eh_o

28、ut[3]+eh_out[0];</p><p>　　若校正子為000，則沒有錯(cuò)碼，無需糾錯(cuò)，可根據(jù)譯碼方程直接譯碼。若校正子不為000，在1個(gè)7位漢明碼只有1位錯(cuò)碼的情況下，由校正子可以計(jì)算出錯(cuò)碼位置，將該位譯碼結(jié)果取反，則得到正確的譯碼。結(jié)合譯碼公式寫出譯碼方程如下：</p><p>　　decode_out[3]=eh_out[6]+(s_fir[2]&(~s_fir[1])

29、&s_fir[0]);//101</p><p>　　decode_out[2]=eh_out[5]+(s_fir[2]&s_fir[1]&s_fir[0]);//111</p><p>　　decode_out[1]=eh_out[4]+(s_fir[2]&s_fir[1]&(~s_fir[0]));//110</p><p&g

30、t;　　decode_out[0]=eh_out[3]+((~s_fir[2])&s_fir[1]&s_fir[0]);//011</p><p>　　若在1個(gè)7位漢明碼中錯(cuò)碼位數(shù)多于1位，則不能得到正確的譯碼。</p><p>　　輸出：因?yàn)闈h明碼是56kHz時(shí)鐘下的7位碼，譯碼之后要轉(zhuǎn)變?yōu)?2kHz的4位碼輸出。所以要在56k時(shí)鐘下觸發(fā)譯碼，數(shù)7個(gè)譯碼一次。而輸出時(shí)在3

31、2k時(shí)鐘下4個(gè)輸出一次。</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　程序中127到126行為譯碼部分，147到156為轉(zhuǎn)換輸出部分。該段程序需要注意的問題是漢明碼碼流接收到了之后從什么時(shí)候開始譯碼。我是設(shè)置兩個(gè)校正子的寄存器s_fir和s_sec來解決這個(gè)問題。接收到的7位漢明碼計(jì)算的校正子存放在s_fir中，計(jì)算完成后，移動(dòng)到s_sec中保存，

32、將s_fir騰出用以存放下一個(gè)7位漢明碼的校正子。則s_fir和s_sec中保存著連續(xù)的兩個(gè)7位漢明碼的校正子。如果收到的連續(xù)2個(gè)校正子中至少有1個(gè)校正子是000的無錯(cuò)碼校正子，則認(rèn)為以收到了符合譯碼條件的漢明碼，可以開始譯碼，否則繼續(xù)等待下面的碼流。即程序中第135行if((s_fir&s_sec)!=3’d0)所進(jìn)行的判斷。</p><p>　　遇到的問題及解決方法：</p><p

33、>　　本來覺得遇到最大的問題會(huì)是什么時(shí)候開始譯碼的問題，但在這個(gè)問題上考慮的比較充分，所以并沒有真的碰到什么問題。反而是在輸出部分遇到了問題。我一開始寫的輸出部分的程序如下：</p><p>　　always @(posedge clk_32k) </p><p><b>　　begin</b></p><p>　　decode_

34、outer<=decode_out1[3];</p><p>　　decode_out1[3:1]<=decode_out1[2:0];</p><p>　　if(decode_cnt==2'd3)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　decode_out1<=d

35、ecode_out;</p><p>　　decode_cnt<=2'd0;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　decode_cnt<=decode_cnt+2'd1;</p>&l

36、t;p><b>　　end</b></p><p>　　邏輯上完全是仿照的M序列輸出的方式，把decode_out的碼流送進(jìn)decode_out1中進(jìn)行緩沖，decode_out1每數(shù)4位將最高位送到decode_outer進(jìn)行輸出。我覺得邏輯上是沒有問題的，但是仿真得到的譯碼輸出則不太好，有一小段和M序列相同，但也有很多和M序列不同。后來和老師一起反復(fù)檢查之后終于發(fā)現(xiàn)，邏輯上的問題在

37、于開始譯碼的時(shí)候已經(jīng)數(shù)7位譯碼一次得到4位了，這里輸出時(shí)又進(jìn)行一次數(shù)4位輸出1位，則相當(dāng)于緩沖了兩次才輸出了一次，正常的輸出順序被打亂了，本來譯碼得到的4位變換為32k時(shí)鐘就可以直接輸出了。然后重新寫了轉(zhuǎn)換輸出部分的程序如下：</p><p>　　always @(posedge clk_32k) </p><p><b>　　begin</b></p&

38、gt;<p>　　decode_outer<=decode_out[decode_cnt];</p><p>　　if(decode_cnt==2'd0)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　decode_cnt<=2'd3;</p><p>&l

39、t;b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　decode_cnt<=decode_cnt-2'd1;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　新程序中每位的decode_out都不用再經(jīng)過dec

40、ode_out1緩沖，而是直接從decode_outer中輸出了。</p><p>　　編碼加錯(cuò)及譯碼輸出仿真現(xiàn)象如下圖：</p><p>　　由上圖中可以看出，第4行（3）譯碼輸出decode_outer的波形與第5行（4）M序列輸出m_outer的波形是一樣的，只不過譯碼輸出有一定的延時(shí)。見下圖：</p><p>　　標(biāo)著相同紅色數(shù)字的高電平是相互對(duì)應(yīng)的，下面是

41、M序列，上面是譯碼輸出，明顯可以看出兩者波形完全相同，只是譯碼輸出比輸入的M序列延時(shí)了11個(gè)32k時(shí)鐘周期。另外，第8行（14）7位漢明碼輸出h_out的前4位與倒數(shù)第5行（31）4位譯碼輸出decode_out完全相同，只是后者比前者延遲了9個(gè)56k時(shí)鐘周期（具體延時(shí)周期個(gè)數(shù)的得到在后面會(huì)展示）。見下圖：</p><p>　　由上圖紅框中可以明顯看出漢明碼前4位（即信息位）與譯碼輸出的4位是完全相同的。而由下方

42、的校正子可以看出，綠線上的000表示接受到的沒有誤碼，010（非000）表示有誤碼，可以看到s_fir中000與010是交替出現(xiàn)的，這與程序中模擬信道誤碼時(shí)每14個(gè)輸出的漢明碼元取反一個(gè)是一致的，即7位無錯(cuò)漢明碼與7位中有1位錯(cuò)的漢明碼交替出現(xiàn)。另外上圖中由綠線和藍(lán)色箭頭組成的關(guān)系可以看出校正子從s_fir移動(dòng)到s_sec的過程。</p><p>　　另外，具體的延時(shí)周期的得到可以由下圖看出：</p>

43、<p>　　可見除了正常的時(shí)延外，譯碼輸出即使在接收到校正子不為000（有1位誤碼）時(shí)，也能夠自行糾錯(cuò)，輸出正確的譯碼，與輸入M序列完全相同，該程序編寫和仿真都是成功的。 </p><p>　　改變誤碼律的譯碼輸出仿真：</p><p><b>　　每15個(gè)錯(cuò)1位仿真</b></p><p><b>　　程序改為：<

44、;/b></p><p>　　其實(shí)就是對(duì)第112行中原來是if(ecnt_h==4’d13)中的4’d13改為了4’d14。</p><p><b>　　仿真結(jié)果見下圖：</b></p><p>　　M序列m_outer與譯碼輸出decode_outer的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖：</p><p>　　相同的由下圖紅框的對(duì)應(yīng)

45、關(guān)系能夠看出漢明碼前4位信息位與譯碼完全相同：</p><p>　　上圖中能夠發(fā)現(xiàn)在第一個(gè)紅框之前的漢明碼是1011000，而譯碼是1010，是不正確的，是因?yàn)椴皇且婚_始就能接收到能夠正確譯碼的碼流，而且接受到正確碼流后譯碼還有一定的延時(shí)，所以在此之前的輸出是不正確的。另外，從校正子s_fir一行中可以看到，改為15位1個(gè)錯(cuò)碼之后，不在是7的整數(shù)倍，所以不像之前錯(cuò)碼只固定出現(xiàn)在a1位上，對(duì)照下表能夠讀出接收到的錯(cuò)

46、碼出現(xiàn)的位置，以用紅字標(biāo)明在上圖中s_fir一行中。</p><p>　　可見，在誤碼率為1/15時(shí)，在找到起始點(diǎn)開始正確譯碼之后，對(duì)于誤碼出現(xiàn)在不同位置上的漢明編碼，該程序都能正確譯碼。</p><p><b>　　每13個(gè)錯(cuò)1位仿真</b></p><p><b>　　程序改為：</b></p><

47、p>　　即漢明碼輸出每13位取反1位</p><p><b>　　仿真結(jié)果見下圖：</b></p><p>　　可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)誤碼率為1/13的時(shí)候，找到同步開始譯碼，正確譯碼了2個(gè)之后，下面的譯碼就出現(xiàn)了錯(cuò)碼得不到糾正的情況。可是仔細(xì)看校正子s_fir和s_sec，并沒有同時(shí)出現(xiàn)均不為000的情況，所以理論上應(yīng)該是能夠正常譯碼。一定是程序不夠完善，導(dǎo)致誤碼率在1/

48、13就不能正確輸出了。我仔細(xì)觀察仿真中每一位的邏輯關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在誤碼律達(dá)到1/13的時(shí)候由于各寄存器之間有延時(shí)，導(dǎo)致糾錯(cuò)的時(shí)候有時(shí)對(duì)應(yīng)輸出位會(huì)發(fā)生變化。于是我在譯碼糾錯(cuò)之前增加了一個(gè)對(duì)接收漢明碼進(jìn)行緩沖的寄存器eh_out1，并以此作為基準(zhǔn)譯碼，仿真得到了正確的輸出！</p><p>　　譯碼部分修改程序如下：</p><p>　　always @(posedge clk_56k)</

49、p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(decodecnt_h==3'd6)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　eh_out1<=eh_out;//緩沖</p><p>　　s_fir[2]<=e

50、h_out[6]+eh_out[5]+eh_out[4]+eh_out[2];//計(jì)算監(jiān)督位</p><p>　　s_fir[1]<=eh_out[5]+eh_out[4]+eh_out[3]+eh_out[1];</p><p>　　s_fir[0]<=eh_out[6]+eh_out[5]+eh_out[3]+eh_out[0];</p><p>　

51、　s_sec<=s_fir; </p><p>　　if((s_fir&s_sec)!=3'd0)//連續(xù)兩組監(jiān)督位出錯(cuò)時(shí)保持此狀態(tài)等待新信息計(jì)算</p><p>　　decodecnt_h<=3'd6;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　d

52、ecodecnt_h<=3'd0;</p><p>　　decode_out[3]=eh_out1[6]+(s_fir[2]&(~s_fir[1])&s_fir[0]);//101</p><p>　　decode_out[2]=eh_out1[5]+(s_fir[2]&s_fir[1]&s_fir[0]);//111</p>&

53、lt;p>　　decode_out[1]=eh_out1[4]+(s_fir[2]&s_fir[1]&(~s_fir[0]));//110</p><p>　　decode_out[0]=eh_out1[3]+((~s_fir[2])&s_fir[1]&s_fir[0]);//011</p><p><b>　　end</b>&l

54、t;/p><p><b>　　else</b></p><p>　　decodecnt_h<=decodecnt_h+3'd1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　仿真結(jié)果見下圖：</b></p><p>

55、　　修改了程序之后，在誤碼率為1/13的情況下，仿真如上圖，在實(shí)現(xiàn)同步之后能夠連續(xù)無誤地糾錯(cuò)譯碼輸出。對(duì)應(yīng)的倒數(shù)第二行紅字標(biāo)出的為相應(yīng)的錯(cuò)碼出現(xiàn)的位置。注意到錯(cuò)碼位置為a3、a4、a5情況下能夠正確譯碼，這才是糾錯(cuò)能力的直接體現(xiàn)。因?yàn)閍2、a1、a0位置上的錯(cuò)碼，即使糾錯(cuò)失敗，但是由于不是信息位，不會(huì)輸出到譯碼輸出，所以看不出來能否正確糾錯(cuò)。因?yàn)樵黾恿艘粋€(gè)緩沖寄存器，現(xiàn)在譯碼輸出decode_out與收到的漢明碼eh_out之間的延時(shí)變

56、為大約9.5個(gè)32k時(shí)鐘周期。</p><p>　　下載到實(shí)驗(yàn)箱觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：</p><p><b>　?。?）加錯(cuò)</b></p><p>　　上圖中，CH1黃色波形為56k時(shí)鐘波形，CH2藍(lán)色波形為eh_out即漢明碼以1/13的錯(cuò)碼率加錯(cuò)之后的輸出波形。①中讀數(shù)為1010001，是加錯(cuò)在a1上的，即所對(duì)應(yīng)正確的漢明碼應(yīng)為10100

57、11。②中讀數(shù)為1100010因?yàn)檎`碼率為1/13，所以緊接著 ①的②中，是沒有錯(cuò)碼的，即1100010就是正確的漢明碼輸出。③中讀數(shù)1000001，加錯(cuò)在a2上，即所對(duì)應(yīng)正確的漢明碼為1000101。并且錯(cuò)碼位置從a1移動(dòng)到a2上，呈遞增移動(dòng)的關(guān)系，符合誤碼率1/13的情況。因?yàn)檎`碼率為1/14時(shí)，每隔一個(gè)輸出有誤碼，且誤碼位置不變，所以誤碼率為1/13時(shí)，每隔一個(gè)輸出有誤碼，且誤碼位置呈增移動(dòng)關(guān)系。</p><p

58、>　　上圖為仿真中漢明碼輸出的順序，①中為1010011，②中為1000101，③中為1000101，與示波器上看到的加錯(cuò)漢明碼輸出所對(duì)應(yīng)的正確碼組順序完全一致。并且由仿真中①前面紅線上的讀數(shù)為1010，而由上面加錯(cuò)的示波器波形上可讀出①前面讀數(shù)也為1010，仿真中③后面紅線上讀數(shù)為1111，由示波器波形上也可讀出③后面都是高電平，可見實(shí)驗(yàn)箱上的結(jié)果與仿真完全對(duì)應(yīng)！</p><p><b>　　（

59、2）譯碼</b></p><p>　　上圖中CH1黃色波形為decode_outer譯碼輸出，CH2藍(lán)色波形為m_outer即M序列輸出。CH1與CH2波形中標(biāo)為相同數(shù)碼的高電平相互對(duì)應(yīng)（紅線相連的也是相互對(duì)應(yīng)），可見上方譯碼輸出與下方M序列輸出間除了有一定的延時(shí)外，波形完全對(duì)應(yīng)，即成功譯碼。對(duì)應(yīng)的可以從仿真中找到譯碼輸出decode_outer波形完全相同的一段，見下圖：</p>&l

60、t;p>　　因?yàn)閮烧邥r(shí)間軸比例不同，所以對(duì)上圖進(jìn)行橫向壓縮，得到下圖：</p><p>　　可見實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果完全相同。上圖中實(shí)驗(yàn)箱與仿真對(duì)應(yīng)部分（即與下方仿真對(duì)比那段）的譯碼波形讀數(shù)為00111101011001…而從上文中M序列編程部分已知M序列輸出為000111101011001…的循環(huán)，可見實(shí)驗(yàn)箱譯碼波形為M序列輸出的一部分。</p><p><b>　

61、　實(shí)驗(yàn)中遇到的問題</b></p><p>　　編程中遇到問題及解決方法在上文每段程序下方已有說明，在此不再贅述。</p><p>　　我使用的實(shí)驗(yàn)室的電腦的Quartus每次實(shí)驗(yàn)都彈出試用版的窗口，我每次實(shí)驗(yàn)都需要重復(fù)一遍破解工作。后來我發(fā)現(xiàn)，如果只是進(jìn)行編程和仿真的話，用30天試用版好像也沒有什么問題。但是下載到實(shí)驗(yàn)箱的時(shí)候會(huì)失敗，必須使用破解版才能夠成功下載。</p

62、><p>　　通過USB線把程序下載到實(shí)驗(yàn)箱上的方法我完全用不起來，前置USB接口驅(qū)動(dòng)電壓較低，但是即使我用主機(jī)后端的USB接口也仍然連接了之后識(shí)別不到硬件。只能用數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)，而且數(shù)據(jù)線好像十分脆弱，不是每一根都能用，我是從老師那里拿了一大把，一根一根的試了好多條才試到一條能用的。</p><p>　　下載時(shí)要記得打開實(shí)驗(yàn)箱的電源，否則會(huì)失敗。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)

63、箱上能夠用于外接示波器的測(cè)量端口有限，一定要注意設(shè)置準(zhǔn)確。</p><p>　　6.附加實(shí)驗(yàn)同步位提取實(shí)驗(yàn)見下方。</p><p>　　位同步提取實(shí)驗(yàn)（附加）</p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)要求及內(nèi)容</b></p><p>　　將PCM編譯碼時(shí)鐘TP503（256KHz）做為碼元速率為512Kbps的1010…碼

64、流數(shù)據(jù)。</p><p>　　用導(dǎo)線將TP503連接到TPM03作為FPGA的數(shù)據(jù)輸入。（此步驟必須在往FPGA下載了程序之后才能操作?。?lt;/p><p>　　用FPGA的輸入時(shí)鐘14.336MHz直接分頻得到512KHz的時(shí)鐘輸出到TPM05。</p><p>　　用示波器同時(shí)觀察TPM03和TPM05，可見兩者并不能同步。</p><p>

65、;　　現(xiàn)要求從輸入數(shù)據(jù)中提取位同步信息得到可以與輸入數(shù)據(jù)同步的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　二、實(shí)驗(yàn)程序及記錄與分析</p><p><b>　　思路：</b></p><p>　　由PCM編譯碼時(shí)鐘可以得到一個(gè)256kHz信號(hào)。對(duì)14.336MHz時(shí)鐘信號(hào)直接進(jìn)行分頻，14336/(256*2)=28,可以得到另一個(gè)256kHz信號(hào)。對(duì)時(shí)鐘

66、信號(hào)進(jìn)行分頻得到分頻結(jié)果進(jìn)行滯后或者超前的判斷，即進(jìn)行位同步提取，然后根據(jù)滯后或者超前的判斷信號(hào)，對(duì)分頻模塊里的分頻系數(shù)進(jìn)行修正，再次將分頻結(jié)果送至位同步提取模塊里頭進(jìn)行判斷，如此反復(fù)可以得到相對(duì)穩(wěn)定的同步信號(hào)。</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　module tbw(in_pcm,clk_fpga,out_fpga,out_fpga_n

67、o);</p><p>　　input in_pcm,clk_fpga;</p><p>　　output reg out_fpga,out_fpga_no;</p><p>　　reg [5:0]count,count_tb;</p><p>　　reg [5:0]count_set;//計(jì)數(shù)初值</p><p>　

68、　reg [5:0]count_no;</p><p><b>　　initial</b></p><p><b>　　begin</b></p><p>　　count_set<=6'd55;</p><p><b>　　end</b></p>&

69、lt;p>　　always@(posedge clk_fpga) //此處計(jì)數(shù)為遞減計(jì)數(shù)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(count==6'd0)</p><p>　　count<=count_set; //計(jì)數(shù)到0時(shí)重新裝入計(jì)數(shù)初值</p><p>　　el

70、se count<=count-1'b1;//遞減計(jì)數(shù)</p><p>　　if(count<27) //分頻，計(jì)數(shù)到27翻轉(zhuǎn)，即14336/(256*2)=28</p><p>　　out_fpga<=1'b1;</p><p>　　else out_fpga<=1'b0;</p><p>　

71、　count_tb<=count; //取出計(jì)數(shù)值，判斷超前或者滯后</p><p><b>　　end</b></p><p>　　always@(posedge in_pcm) //對(duì)計(jì)數(shù)初值進(jìn)行更改</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(count_t

72、b<27) //超前</p><p>　　count_set<=6'd56;</p><p>　　else if(count_tb>27) //滯后</p><p>　　count_set<=6'd54;</p><p><b>　　else //同步</b></p>

73、<p>　　count_set<=6'd55;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　always @(posedge clk_fpga) //未同步256kHz信號(hào)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(cou

74、nt_no==6'd27)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　count_no<=6'd0;</p><p>　　out_fpga_no<=~out_fpga_no;</p><p><b>　　end</b></p>&l

75、t;p><b>　　else</b></p><p>　　count_no<=count_no+6'd1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　程序中in_pcm為PCM編譯

76、碼時(shí)鐘輸出的256kHz信號(hào)，clk_fpga為14.336MHz時(shí)鐘信號(hào)。out_fpga為同步輸出信號(hào)，out_fpga_no為未同步輸出信號(hào)。count_set為計(jì)數(shù)初值，分頻計(jì)數(shù)翻轉(zhuǎn)時(shí)讀取count值作為count_tb來判斷是超前還是滯后，若超前則增大計(jì)數(shù)初值（遞減計(jì)數(shù)），使得每次翻轉(zhuǎn)所需的計(jì)數(shù)次數(shù)增加，反之減少計(jì)數(shù)初值。</p><p>　　遇到的問題及解決方法：</p><p&g

77、t;　　一開始在分頻部分本來寫的和M序列中的分頻相同，都是使用遞增計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到設(shè)定的計(jì)數(shù)上限值時(shí)，再清零。但是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，就是如果在快要計(jì)數(shù)到一開始設(shè)定的的計(jì)數(shù)值count_set時(shí)，如果由超前滯后判斷并已產(chǎn)生新的count_set，而此數(shù)值小于當(dāng)前計(jì)數(shù)值，則會(huì)將寄存器加滿才回零，會(huì)導(dǎo)致一部分高電平或者低電平時(shí)間比較長，可能還增大了不同步的程度。</p><p>　　解決方法是改為由高到低遞減計(jì)數(shù)，則無論計(jì)數(shù)

78、中途count_set是否改變，計(jì)數(shù)都是從當(dāng)前count值遞減計(jì)數(shù)到0再重新裝入新的count_set。</p><p>　　同步位仿真現(xiàn)象如下圖：</p><p>　　由第二行in_pcm與第三行out_fpga的對(duì)比可以看出，兩者都是256kHz的信號(hào)，但是一開始兩者是不同步的，經(jīng)過2個(gè)256kHz的周期之后就基本同步了。具體見下圖：</p><p>　　由標(biāo)號(hào)

79、為紅1的周期可以看出兩者不同步程度較大，out_fpga滯后于in_pcm較多，到周期2的時(shí)候之后就較小了，到周期3的時(shí)候就幾乎沒有滯后了。</p><p>　　下載到實(shí)驗(yàn)箱觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：</p><p>　?。?）用示波器同時(shí)觀察TPM03和TPM05，可見兩者并不能同步</p><p><b>　　見下圖：</b></p>

80、<p>　　上圖中CH1黃色為TPM03，即PCM編譯碼時(shí)鐘輸出的256kHz，即in_pcm。下方CH2藍(lán)色波形為TPM05，即由14.336MHz直接分頻得到的256kHz信號(hào)，即out_fpga_no。在示波器上看到的是下方藍(lán)色波形不僅與上方黃色波形不同步，而且一直在向左滾動(dòng)。</p><p>　?。?）從輸入數(shù)據(jù)中提取位同步信息得到可以與輸入數(shù)據(jù)同步的時(shí)鐘信號(hào)</p><