基于FPGA的HDB3碼編碼器優化設計與分析
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2．2 HDB3極性變換
在極性變換中，將使用四選一模擬開關實現+1，0，-1的波形輸出。實現真正意義的HDB3碼的輸出，這里選用的是數字芯片CD4052來實現。
在單雙極性變換設計與實現部分，要實現將3位的編碼轉換為2位的編碼，也就是將前面的+1，-1，+V，-V，+B，-B，0轉換成用兩位來標識，這樣才能通過CD4052的兩個輸入端進行不同的組合，從而選通不同的通道，實現HDB3碼的+1，-1，0三種電平的輸出。而轉換的方法和編碼時確定的極性是一致的，分別用10，01，00來標識+1，-1，0。在數字示波器下觀測到的波形如圖3所示。本文引用地址：http://www.j9360.com/article/190568.htm
2．3 結構化HDB3碼編碼器設計
在該設計中，將使用元件例化語句來實現HDB3碼編碼器。底層文件主要分為序列發生器、插“V”模塊、插“B”模塊、單雙極性變換模塊，加上頂層文件共5個模塊。在該設計中，用11標識+1，01標識-1，用00標識0。其中codeinout是用來觀察序列發生器產生的二進制代碼序列，做為HDB3碼編碼器的輸入序列，codeout為HDB3碼的編碼輸出。該設計運用VHDL硬件描述語言的元件例化語句來實現HDB3碼編碼器的設計，共一個頂層文件和4個底層文件。在編碼中，選用2位二進制對HDB3碼編碼的插“V”和插“B”以及輸出進行編碼，且用的均為非歸零碼來表示。對元件例化語句二位編碼的設計進行波形仿真結果如圖4所示。
從圖4中可見，輸出的編碼序列和編碼規則一致，說明設計正確。
3 HDB3碼編碼在FPGA中實現的特性分析
選用cycloneⅡ系列EP2C5T144C6器件，利用QuartusⅡ7．2對兩種不同設計的HDB3編碼器進行了分析。分析的主要內容包括：邏輯單元的占用、寄存器的占用、工作速度及功耗等的比較。仿真之后，主要選擇了兩組結果進行比較。分析結果如表1所示。從仿真結果可以看出，在結構化設計中，編碼器總邏輯元件、專用寄存器使用與四進程設計相比各減少了18．5％，14．8％，表明結構化設計有利于減少器件資源的使用。
4 結語
根據實驗和系統分析的結果，在FPGA中，利用VHDL語言設計HDB3編碼器是可行的。尤其是結合VHDL語言程序設計的特點，利用不同的設計方式，可實現對HDB3編碼器的優化設計。通過比較，在結構化設計中，編碼器總邏輯元件、專用寄存器使用與四進程設計相比各減少了18．5％，14．8％。因此，結構化設計有利于減少器件資源的使用。
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