基于FPGA的2FSK调制解调系统_基于fpga的2fsk调制信号的解调

一、前言

        FSK作为数字通信中不可或缺的一种调制方式,其具有抗干扰能力强，不受信道参数的影响的优点，为此，设计合适的FSK调制解调系统便具有重要意义。

二、主要步骤

  该系统产生主要分为三个步骤：

 1、通过matlab产生两个不同频率的正弦载波

        产生方式：通过matlab软件编程生成一个.mif文件，存放正弦波一个周期的编码值，采样点数为1024，辐值为0-1024。再调用一个12bit数据宽度，深度为1024的ROM，生成两个例化ROM文件，在基准时钟下通过计数器累加不断送入新地址，以两种不同的方法来取地址（本设计采用的是一个地址加一，另一个加二）。 这样即可生成两个不同频率的载波。

        .mif文件生成参考代码为：

clc;
clear;
depth =1024; %存储器的深度
widths = 12; %数据宽度为12位
N = 0 :1023; %把一个周期的正弦信号分为256份
s =sin(2*pi *N/256); %计算0 ~2*pi之间的sin值
qqq = fopen('sine.mif','wt') %使用fopen函数生成sine.mif
fprintf(qqq, 'depth = %d;\n',depth); %使用fprintf打印depth = 1027;
fprintf(qqq, 'width = %d;\n',widths); %使用fprintf打印width = 12;
fprintf(qqq, 'address_radix = UNS;\n'); %使用fprintf打印address_radix = UNS; 表示无符号显示数据
fprintf(qqq,'data_radix = UNS;\n'); %使用fprintf打印data_radix = UNS; 表示无符号显示数据
fprintf(qqq,'content begin\n'); %使用fprintf打印content begin
for(x = 1 : depth) %产生正弦数据
fprintf(qqq,'%d:%d;\n',x-1,round(128*sin(2*pi*(x-1)/256)+128)); 
end
fprintf(qqq, 'end;'); %使用fprintf打印end;
fclose(qqq);

        生成的.mif文件内容如下： 

         对应的调数据代码为：

module fangwen(clk,dout1,dout2);
 
input clk;
output dout1,dout2;
 
wire [10:0] dout1,dout2;
reg [9:0] addr1 =0,addr2 =0;
 
 
rom rom1(
			.clock(clk),
			.address(addr1),
			.q(dout1)
			);
 
rom rom2(
			.clock(clk),
			.address(addr2),
			.q(dout2)
			);
 
always @(negedge clk)
	begin
		addr1<=addr1+1;
	end
 
always @(negedge clk)
	begin
		addr2<=addr2+2;
	end
endmodule

        产生的载波效果如下： 

  2、通过产生m序列的方式模拟数字信源

        信源部分代码为：

module DDS(clk,enable,code,dt);   
input clk,enable;
output code,dt;
reg code=0;
reg [7:0] dt = 8'b1010_1010,cnt=0;    //设置信源的初始状态
integer i=8;
always @(negedge clk)
    begin
        if(enable)
            begin
            if(i!=1)
            begin
            code<=dt[i-1];
            i=i-1;
            end
            else 
                begin
                code<= dt[0];   
                dt  <= dt<<1;
                dt[0]<=((dt[7]^dt[3])^dt[2])^dt[1];
                i<=8;
                cnt<=cnt+1'b1;
                end
            end
            else
            begin
            code<=code;
            i<=8;
            end
    end
 
endmodule

        波形如下：

 

  3、将数字信息加载在载波上

        调制部分代码为：

module tiaozhi(clk,enable,shuchu,clk1);//顶层
 
input clk,enable;
output shuchu,clk1;
 
wire [7:0] dt;
reg clk1=0;
 
wire [10:0] dout1,dout2;
wire code;
wire [10:0] shuchu;
reg [9:0] sum1=0;
 
always @(negedge clk)
begin
sum1<=sum1+1;     //计数，看什么时候下一个周期，用来控制下一个码元的出现
if(sum1==10'd1023)
	clk1=~clk1;
end
fangwen u1(.clk(clk),.dout1(dout1),.dout2(dout2));
DDS u2(.clk(clk1),.enable(enable),.code(code),.dt(dt)); 
switch u3(.clk(clk),.code1(code),.dataout(shuchu),.d1(dout1),.d2(dout2));
endmodule
module switch(clk,code,dataout,d1,d2);
input clk;
input code;
input d1,d2;
wire [10:0] d1,d2;
output dataout;
reg [10:0]dataout;
always @(negedge clk)
    begin
        case(code)
        1'b1:dataout<=d1;
        1'b0:dataout<=d2;
        endcase
    end
endmodule

  4、通过解调的方式将数字信息恢复出来

        解调部分采用过零检测的方法，即数一个码元周期内零点的个数，个数多的是高频对应原数字信息1，反之则对应0。

        具体功能模块代码为：

module jietiao(clk,enable,count,cnt,dout,shuchu,code);
input clk,enable;
 
wire code;
output dout;
output count,cnt,shuchu;//count记512(相当于记零点）的个数，cnt记脉冲的个数，shuchu是引的调制的输出
output code;
 
reg [10:0] buffer;
wire[10:0]shuchu;
reg [10:0] cnt=0;
 
reg dout=0;      //输出的为原基带信号  0  1
integer count=0;
 
//实例化部分
  
wire clk1;
 
always @(negedge clk)
	begin
	buffer<=shuchu;
	cnt<=cnt+1;
	if(buffer==11'b01000000000)
		count<=count+1;
	if(cnt==2047)
		begin
			if(count<=6)
				dout<=1;
			else
				dout<=0;
			count<=0;
		 end
	end
tiaozhi u1(.clk(clk),.enable(enable),.shuchu(shuchu),.clk1(clk1),.code(code));
endmodule

        测试模块代码为：

module jietiao_tb;
reg clk=0;
wire dout;
wire [10:0] cnt;
wire [10:0]shuchu;
reg enable=1;
wire  code;
always #2 clk=~clk;
jietiao u1(.clk(clk),.enable(enable),.cnt(cnt),.dout(dout),.shuchu(shuchu),.code(code));
endmodule

三、仿真结果

        可以发现，这样便实现了2FSK调制解调器的功能。