M序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文

1、1 引言本文的主要內(nèi)容是移位寄存器74LS194的研究和m序列碼發(fā)生器的產(chǎn)生原理以及基于MAX+PLUS II、Protel 99SE軟件的實(shí)現(xiàn)。m序列碼發(fā)生器的產(chǎn)生原理和實(shí)現(xiàn)是CDMA通信中的核心，具有重要的理論價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。文中基于對(duì)74LS194移位寄存器的研究，對(duì)偽隨機(jī)序列的特性及對(duì)m序列發(fā)生器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，運(yùn)用MAX+PLUS II的模擬仿真和Protel 99SE進(jìn)行印刷電路板設(shè)計(jì)，驗(yàn)證其正確性，最終產(chǎn)生m序列碼。1.1 研究此課題的目的偽隨機(jī)序列系列具有良好的隨機(jī)性和接近于白噪聲的相關(guān)函數(shù)，并且有預(yù)先的可確定性和可重復(fù)性。這些特性使得偽隨機(jī)序列得到了廣泛的應(yīng)用。1.2

2、 偽隨機(jī)序列的應(yīng)用和意義1.2.1在通信加密中的應(yīng)用 m序列自相關(guān)性較好，容易產(chǎn)生和復(fù)制，而且具有偽隨機(jī)性，利用m序列加密數(shù)字信號(hào)使加密后的信號(hào)在攜帶原始信息的同時(shí)具有偽噪聲的特點(diǎn)，以達(dá)到在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中隱藏信息的目的；在信號(hào)接收端，再次利用m序列加以解密，恢復(fù)出原始信號(hào)1。1.2.2 在雷達(dá)信號(hào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 近年興起的擴(kuò)展頻譜雷達(dá)所采用的信號(hào)是已調(diào)制的具有類似噪聲性質(zhì)的偽隨機(jī)序列，它具有很高的距離分辨力和速度分辨力。這種雷達(dá)的接收機(jī)采用相關(guān)解調(diào)的方式工作，能夠在低信噪比的條件下工作，同時(shí)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。該型雷達(dá)實(shí)質(zhì)上是一種連續(xù)波雷達(dá)，具有低截獲概率性，是一種體制新、性能高、適應(yīng)現(xiàn)代高

3、技術(shù)戰(zhàn)爭需要的雷達(dá)。采用偽隨機(jī)序列作為發(fā)射信號(hào)的雷達(dá)系統(tǒng)具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，它是一種連續(xù)波雷達(dá)，可以較好地利用發(fā)射機(jī)的功率。其次，它在一定的信噪比時(shí)，能夠達(dá)到很好的測(cè)量精度，保證測(cè)量的單值性，比單脈沖雷達(dá)具有更高的距離分辨力和速度分辨力。最后，它具有較強(qiáng)的抗干擾能力，敵方要干擾這種寬帶雷達(dá)信號(hào)，將比干擾普通的雷達(dá)信號(hào)困難得多2。1.2.3 在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用偽隨機(jī)序列是一種貌似隨機(jī)，實(shí)際上是有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列，具有類似噪聲序列的性質(zhì)，在CDMA中，地址碼都是從偽隨機(jī)序列中選取的，在CDMA中使用一種最易實(shí)現(xiàn)的偽隨機(jī)序列：m序列，利用m序列不同相位來區(qū)分不同用戶；為了數(shù)據(jù)安全，在CD

4、MA的尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道中使用了數(shù)據(jù)掩碼（即數(shù)據(jù)擾亂）技術(shù)，其方法是用長度為2的42次方減1的m序列用于對(duì)業(yè)務(wù)信道進(jìn)行擾碼（注意不是擴(kuò)頻），它在分組交織器輸出的調(diào)制字符上進(jìn)行，通過交織器輸出字符與長碼PN碼片的二進(jìn)制模工相加而完成。1.3 偽隨機(jī)序列研究現(xiàn)狀迄今為止，人們獲得的偽隨機(jī)序列仍主要是PC（相控）序列，移位寄存器序列（m和M序列），Gold序列，GMW序列，級(jí)聯(lián)GMW序列，Kasami序列，Bent序列，No序列。其中m序列是最有名和最簡單的,也是研究的最透徹的序列。m序列還是研究其它序列的基礎(chǔ)。它序列平衡，有最好的自相關(guān)特性，但互相關(guān)滿足一定條件的族序列數(shù)很少(對(duì)于本原多項(xiàng)式的

5、階數(shù)小于等于13的m序列，互為優(yōu)選對(duì)的序列數(shù)不多于6)，且線性復(fù)雜度很小。1.4 研究內(nèi)容 首先研究生成序列的反饋移位寄存器、反饋邏輯函數(shù)。主要研究它們的生成、隨機(jī)特性以及相關(guān)特性。最后在理論證明的基礎(chǔ)上應(yīng)用Quartus II仿真驗(yàn)證它們的正確性并仿真作出m序列相關(guān)特性圖形，用PROTEL 99SE繪制原理圖及PCB圖。2 移位寄存器2.1 移位寄存器概述 移位寄存器是數(shù)字系統(tǒng)中的重要邏輯部件，具有移位和寄存的功能，簡稱移存器。移存器從結(jié)構(gòu)上看，是將若干觸發(fā)器級(jí)聯(lián)起來。按數(shù)據(jù)輸入方式來分，有串行和并行兩種；而移位方向，則有左移和右移；按數(shù)據(jù)輸出也有串出和并出之分。商品化通用寄存器可使數(shù)據(jù)串并

6、出入，并可左右移位，應(yīng)用靈活方便。為了準(zhǔn)確分析移位，正確使用移存器，靈活運(yùn)用移存器，這一節(jié)將做進(jìn)一步的討論。 在數(shù)字系統(tǒng)中，常常要將寄存器中的數(shù)碼按時(shí)鐘的節(jié)拍向左移或右移一位或多位，能實(shí)現(xiàn)這種移位功能的寄存就稱為移位寄存器。顧名思義，移位寄存器具有數(shù)碼的寄存和移位兩個(gè)功能。若在時(shí)鐘脈沖的作用下，寄存器的數(shù)碼向左移動(dòng)一位，則稱左移；若數(shù)碼依次向右移動(dòng)一位，成為右移。移位寄存器的每一位也是由觸發(fā)器組成的，但由于它需要有移位功能，所以每位觸發(fā)器的輸出端與下一位觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端相連接，所有觸發(fā)器公用一個(gè)時(shí)鐘脈沖，使它們同步工作。但移位寄存器的次態(tài)受移位功能的限制，因?yàn)榧拇嫫髦械挠|發(fā)器只能存儲(chǔ)1位二進(jìn)

7、制數(shù)，0或1，所以移位寄存器的次態(tài)只能有兩種情況。例如，原態(tài)為1011，當(dāng)它右移一位時(shí)，若移進(jìn)的為1，則次態(tài)為1101；若移進(jìn)的為0，次態(tài)則為01013。2.2 移位寄存器原理移位寄存器可分為單向移位寄存器（單向左移，單向右移）雙位移位存寄器寄存器。2.2.1 4位右移寄存器原理：單向移位寄存器由4個(gè)維持阻塞的D觸發(fā)器組成。4個(gè)D觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)，因此為同步時(shí)序邏輯電路。數(shù)碼由最左邊的FF0的DI端串行輸入。由于D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程為：Qn+1=D 故 D0=DI，D1=Qn0，D2=Qn1，D3=Qn2 時(shí)鐘方程：CP0=CP1=CP2=CP3=CP每一個(gè)觸發(fā)器的輸出其右邊觸發(fā)器的輸

8、入，則對(duì)應(yīng)每一個(gè)CP上升沿，數(shù)據(jù)右移一位。圖2.1 移位寄存器的右移圖 2.2 右移寄存器的時(shí)序圖表2.1 4位右移寄存器的狀態(tài)表 輸 入 現(xiàn) 態(tài) 次 態(tài)注 釋DI CPQ0n Q1n Q2n Q3nQ0n+1 Q1n+1Q2n+1 Q3n+1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 連續(xù)輸入4個(gè)1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 連續(xù)輸入4個(gè)0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2.2.2 4位左移寄存器 原理：

9、數(shù)碼由最右邊的FF3的 端串行輸入。每一個(gè)觸發(fā)器的輸出其左邊觸發(fā)器的輸入，則對(duì)應(yīng)每一個(gè)CP上升沿，數(shù)據(jù)左移一位。 時(shí)鐘方程：CP0=CP1=CP2=CP3=CP圖2.3 移位寄存器的左移 說明： 移位寄存器（單項(xiàng)左移，右移）有相同的存儲(chǔ)單元組成（D觸發(fā)器）； 移位寄存器的位數(shù)由觸發(fā)器的個(gè)數(shù)決定； 各觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，屬于同步時(shí)序電路4。2.3 74LS194概述2.3.1 概念74LS194是一種典型的中規(guī)模集成移位寄存器。它有4個(gè)RS觸發(fā)器和一些門電路所構(gòu)成。圖2.4為它的管腳圖。圖2.4 74LS194的管腳圖 74LS194（4位雙向移位寄存器）是一種功能很強(qiáng)的通用寄存器，它的具體

10、邏輯功能由管腳9和管腳10的S0，S1來確定。它具有并行輸入、并行輸出、左移和右移及保持等五個(gè)功能5。2.3.2管腳及功能介紹74LS194共有16個(gè)管腳，其中D0、D1、D2、D3為并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0、Q1、Q2、Q3為4個(gè)觸發(fā)器輸出端；SR為右移串行輸入端；SL為左移串行輸入端；S0、S1為操作模式控制端；CR為直接無條件清零端；CP為時(shí)鐘脈沖輸入端。當(dāng)S0S1=00，為狀態(tài)保持；S0S1=01為數(shù)據(jù)右移；S0S1=10為數(shù)據(jù)左移；S0S1=11為并行送數(shù)。此外， 清除功能共5個(gè)功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)是由邏輯圖中的門電路來保證的6。表 2.2 74LS194 功能表功能 輸 入 輸 出CP

11、 CRS1 S0SRSLD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3 清零×0××××××××0000送數(shù)111××abcdabcd右移101DSR×××××DSRQ0Q1Q2左移110×DSL××××Q1Q2Q3DSL保持100××××××Qn0Q1nQ2nQ3n保持1××××××

12、;××Q0nQ1nQ2nQ3n2.4 74LS194移位寄存器的應(yīng)用移位寄存器應(yīng)用很廣，可構(gòu)成移位寄存器型計(jì)數(shù)器：順序脈沖發(fā)生器；可用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)等7。（1） 在數(shù)據(jù)傳送體系轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送體系有兩種，包括串行傳送體系和并行傳送體系。串行傳送體系：即每一節(jié)拍只傳送一位信息，N位數(shù)據(jù)需要N個(gè)節(jié)拍才能傳送出去；并行傳送體系：一個(gè)節(jié)拍同時(shí)傳送N位數(shù)據(jù) 在數(shù)字系統(tǒng)中，兩種傳送體系均存在，如計(jì)算機(jī)主機(jī)對(duì)信息的處理和加工是并行傳送數(shù)據(jù)的，而信息的傳播是串行傳送數(shù)據(jù)的，因此存在兩種數(shù)據(jù)傳送體系的轉(zhuǎn)換串行并行轉(zhuǎn)換器 ：在

13、數(shù)字系統(tǒng)中，信息的傳播通常是串行的，而處理和加工往往是并行的，因此經(jīng)常要進(jìn)行輸入、輸出的串、并轉(zhuǎn)換。串行并行轉(zhuǎn)換器是指串行輸入的數(shù)碼，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后變換成并行輸出，用二片74LS194四位雙向移位句寄存器組成的七位串行并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)換電路如圖2.5所示，其轉(zhuǎn)換過程的狀態(tài)變化如表2.3所示。具體的轉(zhuǎn)換過程是：串行數(shù)據(jù)D6D 0從SR端輸入（低位D0先入），并行數(shù)據(jù)從Q1Q7輸出，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束的標(biāo)志碼0加在第一片的D0端，其他并行輸入端接1。清0啟動(dòng)后，Q8=0，因此S1S0=01，第一個(gè)CP是74LS194完成預(yù)置操作。例如，并行輸入數(shù)據(jù)0111111送入Q1Q8，由于此時(shí)Q8=1，S1S0=0

14、1，故以后的CP均實(shí)現(xiàn)右移操作，經(jīng)過七次右移后，七位串行碼全部移入移存器。此時(shí)Q1Q7 =D6D 0，且轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志碼已到達(dá)Q8，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，此刻可讀出并行數(shù)據(jù)。由于Q8=0，S1S0再次等于11，因此第9個(gè)CP使移位寄存器再次預(yù)置數(shù)，并重復(fù)上述過程。圖2.5 七位串入-并處轉(zhuǎn)換電路圖表2.3 七位串入-并處狀態(tài)表 七位并入串出轉(zhuǎn)換電路 圖2.6為它的轉(zhuǎn)換電路圖，其轉(zhuǎn)換過程的狀態(tài)變化如表2.4所示具體的轉(zhuǎn)換過程是： 工作時(shí)ST = 0首先使啟動(dòng)信號(hào)，則兩片74LS194的S1S0=11，第一個(gè)CP來到后執(zhí)行送數(shù)操作，Q1Q7=0d1d2d3d4d5d6d7，且2門輸出位1。啟動(dòng)ST =1，1

15、門輸出為0，S1S0=01，移存器執(zhí)行右移操作，經(jīng)過七次右移后Q0Q1Q2Q7=11111110,七位并入代碼d1d7全部從Q7串行輸出。此時(shí)由于Q1Q6全為1，1門輸出為0（表示轉(zhuǎn)換結(jié)束），使S1S0=11，第九個(gè)CP后，移存器又重新置數(shù)，并重復(fù)上述過程。圖2.6 七位并入-串出轉(zhuǎn)換電路表2.4 七位并入-串出狀態(tài)表（2） 組成移位型計(jì)數(shù)器。所謂移位型計(jì)數(shù)器，就是以移位寄存器為主體構(gòu)成的同步計(jì)數(shù)器，它的狀態(tài)遷移關(guān)系除第一級(jí)外必須具有移位功能，而第一即可根據(jù)需要移進(jìn)“0”或者“1”。所以，這類計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，只需對(duì)第一級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而其他各級(jí)維持移位功能。3. m序列發(fā)生器3.1 概述隨著科學(xué)技術(shù)

16、的不斷發(fā)展，偽隨機(jī)碼越來越受到人們的重視,被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈,衛(wèi)星,飛船軌道測(cè)量和跟蹤,雷達(dá),導(dǎo)航,移動(dòng)通信,保密通信和通信系統(tǒng)性能的測(cè)量以及數(shù)字信息處理系統(tǒng)中。m序列是偽隨機(jī)碼中，帶線性反饋移位寄存器的周期最長的一種最基本的序列8。偽隨機(jī)碼，又稱偽隨機(jī)序列，是一種可以預(yù)先確定并可以重復(fù)地產(chǎn)生和復(fù)制,又具有隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性的二進(jìn)制碼序列。在現(xiàn)代工程實(shí)踐中，偽隨機(jī)信號(hào)在移動(dòng)通信，導(dǎo)航，雷達(dá)和保密通信，通信系統(tǒng)性能的測(cè)量等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。例如，在連續(xù)波雷達(dá)中可用作測(cè)距信號(hào)，在遙控系統(tǒng)中可用作遙控信號(hào)，在多址通信中可用作地址信號(hào)，在數(shù)字通信中可用作群同步信號(hào),還可用作噪聲源以及在保密通信中的加密作用

17、等。偽隨機(jī)發(fā)生器在測(cè)距，通信等領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到人們重視9。 偽隨機(jī)信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)的區(qū)別在于：隨機(jī)信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的，它在將來時(shí)刻的取值只能從統(tǒng)計(jì)意義上去描述；偽隨機(jī)序列實(shí)質(zhì)上不是隨機(jī)的，而是收發(fā)雙方都知道的確定性周期信號(hào)。之所以稱其為偽隨機(jī)序列,是因?yàn)樗憩F(xiàn)出白噪聲采樣序列的統(tǒng)計(jì)特性，在不知其生成方法的偵聽者看來像真的隨機(jī)序列一樣。m序列作為一種基本的序列，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性，規(guī)律性和相關(guān)性10。 m序列的理論發(fā)展比較成熟，實(shí)現(xiàn)比較方便，利用n級(jí)移位寄存器可以產(chǎn)生2n-1的m序列。目前，3G及beyond 3G仍是通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其基本特征之一，就是碼分多址，其中的碼就是PN碼，PN碼的選擇

18、直接影響到CDMA系統(tǒng)的容量，抗干擾能力，接入和切換速度等性能。因此，PN碼技術(shù)作為3G及beyond 3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，以得到廣泛的關(guān)注，研究和應(yīng)用。在目前的CDMA系統(tǒng)IS-95中，就是采用基本的PN序列m序列座位地址碼，利用它的不同相位來區(qū)分不同的用戶11。m序列碼發(fā)生器是一種反饋移位型結(jié)構(gòu)的電路，它由n位移位寄存器加異或反饋網(wǎng)絡(luò)組成，其序列長度M2n-1，只有一個(gè)多余狀態(tài)即全0狀態(tài)，所以稱為最大線性序列碼發(fā)生器。由于其結(jié)構(gòu)已定型，且反饋函數(shù)和連接形式都有一定的規(guī)律，因此利用查表的方式就可以設(shè)計(jì)出m序列碼。通過拋硬幣的方法可以得到一個(gè)隨機(jī)序列，它具有兩個(gè)方面的特點(diǎn):一是預(yù)先

19、不可確定、不可重復(fù)實(shí)現(xiàn)。即在實(shí)驗(yàn)前無法預(yù)知序列是怎樣的，而且在所有的序列中不可能有兩個(gè)是完全一致的。另一方面所有序列都具有某些共同的隨機(jī)特性，對(duì)二元序列Golomb總結(jié)了三條隨機(jī)性假設(shè):R1 若序列的周期L為偶數(shù)，則0的個(gè)數(shù)與1的個(gè)數(shù)相等；若L為奇數(shù)，則0的個(gè)數(shù)比1的個(gè)數(shù)多1或少1。R2 長為1的游程占1/2，且0游程和1游程的個(gè)數(shù)相等或至多差一個(gè)。R3 序列的異相自相關(guān)函數(shù)為一個(gè)常數(shù)，即序列為二值自相關(guān)序列。能否產(chǎn)生真正的隨機(jī)序列一直都處在激烈的爭論中，但可以肯定的是隨機(jī)序列的產(chǎn)生、復(fù)制和控制在實(shí)際中都是難以實(shí)現(xiàn)的。如果一個(gè)序列，一方面它的結(jié)構(gòu)是可以預(yù)先確定的，并且可以重復(fù)的產(chǎn)生和復(fù)制；另一

20、方面又具有某種隨機(jī)特性(R1-R3)，便稱這種序列為偽隨機(jī)序列.簡單的講，偽隨機(jī)序列就是具有某種隨機(jī)特性的確定序列12。3.2偽隨機(jī)序列理論的發(fā)展史偽隨機(jī)序列的理論與應(yīng)用研究大體上可以分成三個(gè)階段:(1)純粹理論研究階段 (1948年以前)；(2)m序列研究的黃金階段(1948-1969)； (3)非線性生成器的研究階段 (1969- )13。1948年以前，學(xué)者們研究偽隨機(jī)序列的理論僅僅是因?yàn)槠鋬?yōu)美的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。最早的研究可以追溯到1894年，作為一個(gè)組合問題來研究所謂的De Bruijn序列；上世紀(jì)30年代，環(huán)上的線性遞歸序列則成為人們的研究重點(diǎn)14。 1948年Shannon信息論誕生后，

21、這種情況得到了改變。偽隨機(jī)序列己經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在通信以及密碼學(xué)等重要的技術(shù)領(lǐng)域。Shannon證明了“一次一密”是無條件安全的，無條件保密的密碼體制要求進(jìn)行保密通信的密鑰量至少與明文量一樣大。因此在此后的一段時(shí)間內(nèi)，學(xué)者們一直致力于研究具有足夠長周期的偽隨機(jī)序列。如何產(chǎn)生這樣的序列是20世紀(jì)50年代早期的研究熱點(diǎn)。線性反饋移位寄存器 (LFSR)序列是這個(gè)時(shí)期研究最多的，因?yàn)橐粋€(gè)n級(jí)LFSR可以產(chǎn)生周期為的最大長度序列，而且具有滿足Golomb隨機(jī)性假設(shè)的隨機(jī)特性，通常稱為m序列。這段時(shí)期的研究奠定了LFSR序列的基本理論和一些經(jīng)典結(jié)論15。但是，在1969年Massey發(fā)表了“移位寄存器綜合

22、與BCH譯碼”一文，引發(fā)了序列研究方向的根本性變革，從此偽隨機(jī)序列的研究進(jìn)入了構(gòu)造非線性序列生成器的階段。Berlekamp-Massey算法(簡稱B-M算法)指出:如果序列的線性復(fù)雜度為n，則只需要2n個(gè)連續(xù)比特就可以恢復(fù)出全部的序列。從這個(gè)結(jié)論可以看出m序列是一種“極差”的序列，它的線性復(fù)雜度太小，因而不能夠直接用來做流密碼系統(tǒng)的密鑰流序列。從這里還可以看到僅僅靠Golomb的三個(gè)隨機(jī)性假設(shè)來評(píng)測(cè)序列是不夠的，還需要其它的一些指標(biāo)。此后直到今天，密碼學(xué)界的學(xué)者們一直在努力尋找構(gòu)造“好”的偽隨機(jī)序列的方法16。3.3 偽隨機(jī)序列的構(gòu)造方法就現(xiàn)有的文獻(xiàn)，可以把構(gòu)造偽隨機(jī)序列的方法分成兩大類:一

23、類是基于數(shù)學(xué)的理論構(gòu)造偽隨機(jī)序列；另一類是基于LFSR構(gòu)造偽隨機(jī)序列。兩種構(gòu)造方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者在理論上容易分析序列的隨機(jī)性質(zhì)，但往往不容易實(shí)現(xiàn)或者實(shí)現(xiàn)的代價(jià)比較高；而后者則恰恰相反，在工程上很容易實(shí)現(xiàn)，成本較低，但有的情況下不容易分析其隨機(jī)性質(zhì)?；跀?shù)學(xué)理論構(gòu)造偽隨機(jī)序列又可以分為兩類:基于數(shù)論的構(gòu)造和基于有限域的構(gòu)造。前者利用的數(shù)學(xué)工具主要是二次剩余理論和割圓理論，像Legendre序列、Jacobi序列、m序列、差集序列和割圓序列等就屬于此類構(gòu)造；后者利用的數(shù)學(xué)工具主要是跡函數(shù)，像Bent序列、GMW序列和橢圓曲線序列等為該類構(gòu)造的代表17?；?LFSR的偽隨機(jī)序列生成器有很多，總體

24、上可以分為兩大類:一類是用一個(gè)n元布爾函數(shù)作用于n個(gè)輸入比特，布爾函數(shù)的輸出作為密鑰流序列；另一類是用一個(gè)LFSR控制另一個(gè)LFSR。前者包含兩種生成器，即熟知的非線性組合生成器和非線性濾波生成器。由于m序列的線性復(fù)雜度太小，不能直接用作密鑰流序列，因此通常采用將m序列作驅(qū)動(dòng)序列，然后用一個(gè)布爾函數(shù)作用于這些驅(qū)動(dòng)序列的方法來提高序列的線性復(fù)雜度。非線性組合生成器由n個(gè)LFSR和一個(gè)非線性組合器組成；非線性濾波生成器由一個(gè)LFSR和一個(gè)前饋邏輯組成。第二類生成器也包含兩種控制模型，鐘控生成器和縮減生成器。這兩種生成器的原理都是用一個(gè)控制序列對(duì)另一個(gè)基序列做不規(guī)則采樣。鐘控生成器是在基序列中插入新

25、的符號(hào)，其輸出序列指數(shù)冪的依賴于產(chǎn)生它的生成器的輸入?yún)?shù)；而縮減生成器包括自縮減生成器則是在基序列中刪除符號(hào)，這種構(gòu)造結(jié)構(gòu)簡單易于用硬件實(shí)現(xiàn)18。3.4 m序列信號(hào)發(fā)生器原理序列信號(hào)發(fā)生器是能夠循環(huán)產(chǎn)生一組或多組序列信號(hào)的時(shí)序電路，它可以用以為寄存器或計(jì)數(shù)器構(gòu)成。序列信號(hào)的種類很多，按照序列循環(huán)長度M和觸發(fā)器數(shù)目n的關(guān)系一般可分為三種：（1） 最大循環(huán)長度序列碼，M2n。（2） 最大線性序列碼（m序列碼），M=2n1。任意循環(huán)長度序列碼，M2n19。3.5 m序列的基本特性歸納起來，m序列的基本特性有：（1） 由n級(jí)移位寄存器產(chǎn)生的m序列，其周期為N=2n-1；（2） 在每個(gè)周期中，“1”碼出

26、現(xiàn)2n-1次，“0”碼出現(xiàn)2n-1-1次，即0,1出現(xiàn)的概率幾乎相等。（3） m序列和其移位后的序列逐位模二相加，所得的序列還是m序列，只是相移不同而已。例如1110100與向右移三位的1001110，模二相加后的結(jié)果是0111010，相當(dāng)于原序列向右移一位后的序列，仍是m序列。（4） m序列發(fā)生器中移位寄存器的各種狀態(tài)，除全0狀態(tài)外，其它狀態(tài)只在序列中出現(xiàn)一次。如7位m序列中順序出現(xiàn)的狀態(tài)為：111，110，101，010，100，001和011，然后再回到初始狀態(tài)。（5） 分布無規(guī)律，具有與白噪聲相似的偽隨機(jī)性20。3.6 m序列結(jié)構(gòu)圖m序列是由多級(jí)移位寄存器的基礎(chǔ)上，加上異或反饋電路構(gòu)成

27、的。在二進(jìn)制移位寄存器發(fā)生器中，若為n級(jí)，則能產(chǎn)生的最大長度的碼序列為2n-1位?，F(xiàn)在來看看如何由多級(jí)移位寄存器經(jīng)線性反饋產(chǎn)生周期性的m序列的。如圖3.1所示：圖3.1 簡單最長線性序列信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖 這是一個(gè)簡單最長線性序列信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖，D1，D2，D3為三級(jí)移位寄存器。3.7 m序列產(chǎn)生的基本原理移位寄存器的作用為在時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)下，能將暫存的“0”或“ 1”逐級(jí)向右。模二加法器的作用為圖3-2所示，即0+0=0,0+1=1,1+0=1，1+1=0。圖3.1中D2，D3輸出的模二和反饋為D1的輸入。在圖3.3中示出，在時(shí)鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)下，三級(jí)移位存儲(chǔ)器的暫存數(shù)據(jù)按列改變。D3的變化即輸

28、出序列。如移位寄存器各級(jí)的初始狀態(tài)為111時(shí)，輸出的序列為1110010。在輸出周期為23-1=7時(shí)，D1，D2，D3又回到111狀態(tài)。在時(shí)鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)下，輸出序列作周期性的重復(fù)。因7位為其所能產(chǎn)生的最長碼序列，1110010則為m序列。這一個(gè)簡單的例子說明：m序列的最大長度取決于移位寄存器的級(jí)數(shù)，而碼的結(jié)構(gòu)取決于反饋抽頭的位置和數(shù)量。不同抽頭組合可以產(chǎn)生不同長度和不同結(jié)構(gòu)的碼序列，有的抽頭組合并不能產(chǎn)生最長周期的序列。對(duì)于何種抽頭能產(chǎn)生何種長度和結(jié)構(gòu)的碼序列，已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作?，F(xiàn)在已經(jīng)得到3100級(jí)m序列發(fā)生器的連接圖和所產(chǎn)生的m序列結(jié)構(gòu)，如表3.1所示，例如，4級(jí)移位寄存器產(chǎn)生的1

29、5位m序列為000。同理，我們不難根據(jù)m序列反饋函數(shù)表得到31，63，127，255，511，1023位的m序列。圖3.2 模二加法表3.1 m序列反饋函數(shù)表 由上面的簡單7位m序列發(fā)生器的例子，我們可以得出n級(jí)m序列發(fā)生器的示意圖及反饋函數(shù)是如何產(chǎn)生的.如圖3.4所示:圖3.3線性反饋移位寄存器序列的產(chǎn)生示意圖這個(gè)線性序列信號(hào)發(fā)生器是由n級(jí)移位寄存器，加上異或反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。其中C0，C1Cn為反饋系數(shù)，這些特征系數(shù)的取值為“0”或“1”，由異或網(wǎng)絡(luò)組合邏輯產(chǎn)生的輸出an，如圖3.5所示：圖3.5 上式可根據(jù)已得出的m序列反饋函數(shù)表得出。值得注意的是，與m序列碼相似的是M序列碼。如果反饋邏輯

30、中的運(yùn)算含有乘法運(yùn)算或其它邏輯運(yùn)算，則成為非線性反饋邏輯。由非線性反饋邏輯和移位寄存器構(gòu)成的序列發(fā)生器所能產(chǎn)生最大長度序列就叫做最大長度非線性移位寄存器序列，或叫做M序列，M序列的最大長度為2n。在實(shí)際工程應(yīng)用中，m序列比較成熟，但M序列與m序列相比較，最大的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)量大，即同樣級(jí)數(shù)N的移位寄存器能夠產(chǎn)生平移不等價(jià)M序列的總數(shù)比m序列大的多，且隨N的增大而迅速增加。 3.8 m序列的產(chǎn)生對(duì)前面兩節(jié)內(nèi)容的介紹，我們已經(jīng)對(duì)m序列的基本特性和相關(guān)原理有了初步的了解，本節(jié)主要闡述m序列是怎么產(chǎn)生的。 m序列是數(shù)字電路在通信中比較常用的一種形式。m序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法很多，既可以用硬件（反饋移位

31、寄存器）通過加法器產(chǎn)生，也可以有軟件產(chǎn)生。鑒于本文是對(duì)m序列的初步研究，所以接下來只討論用硬件方法實(shí)現(xiàn)7位m序列碼發(fā)生器。m序列碼發(fā)生器是一種反饋移位型結(jié)構(gòu)的電路，它由n位移位寄存器加異或反饋網(wǎng)絡(luò)組成，其序列長度為M=2n-1，只有一個(gè)多余狀態(tài)即全0狀態(tài)，所以稱為最大線性序列碼發(fā)生器。由于其結(jié)構(gòu)已定型，且反饋函數(shù)和連接形式都有一定的規(guī)律，因此可以根據(jù)查表的方式（表3-1）反饋函數(shù)F和移存器位數(shù)n的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本文研究M=1023的m序列碼，首先根據(jù)M=2n-1，確定n=10，再查表可得反饋函數(shù)F。從而得出電路設(shè)計(jì)方法、邏輯電路圖。4. 設(shè)計(jì)涉及軟件介紹4.1 Protel的簡要介紹Protel是

32、Protel公司在80年代末推出的一款功能強(qiáng)大的電路CAD軟件。其所設(shè)計(jì)的電子電路的產(chǎn)品，涵蓋了從小型的電子產(chǎn)品，一直到復(fù)雜的電子計(jì)算機(jī)是目前國內(nèi)電子行業(yè)使用最為廣泛的電路設(shè)計(jì)軟件。我所應(yīng)用的PROTEL 99SE是Protel公司推出的最新版本應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計(jì)，電路板設(shè)計(jì)等，是EDA行業(yè)的主流產(chǎn)品。它不僅在繪制原理圖，PCB版布局布線等方面功能更加完善，而且為用戶提供了功能強(qiáng)大，使用方便的仿真器，它可以對(duì)所畫的電路原理圖進(jìn)行即時(shí)仿真，因此在電路的整個(gè)設(shè)計(jì)周期都可以仿真查看和分析其性能指標(biāo)，以及便時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題并加以修正，從而更好的完成電路設(shè)計(jì)。Protel基于Windows環(huán)境

33、，功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，能讓人們?cè)诰哂性谕暾墓δ墉h(huán)境下，提升設(shè)計(jì)上的品質(zhì)和效率21。4.2 PROTEL 99SE軟件的組成和特點(diǎn)4.2.1 PROTEL 99SE軟件的組成Protel 99se由五大系統(tǒng)構(gòu)成：1.原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)-原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)是用于原理圖設(shè)計(jì)的Advanced Schematic系統(tǒng)。這部分包括用于設(shè)計(jì)原理圖的原理圖編輯器Sch以及用于修改生成零件的零件庫編輯器SCHLib。2.印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)-印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用于電路板設(shè)計(jì)的Advanced PCB。這部分包括用于設(shè)計(jì)電路板的電路板編輯器PCB以及用于修改，生成零件封裝的零件封裝編輯器PCBLib。3.信號(hào)模擬

34、仿真系統(tǒng)-信號(hào)模擬仿真系統(tǒng)是用于原理圖上進(jìn)行信號(hào)模擬仿真的SPICE 3f5系統(tǒng)。4.可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)-可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)是基于CUPL的集成于原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的PLD設(shè)計(jì)系統(tǒng)。5.Protel 99se內(nèi)置編輯器-這部分包括用于顯示，編輯文本的文本編輯器Text和用于顯示，編輯電子表格的電子表格編輯器Spread。4.2.2 PROTEL 99SE軟件的主要特點(diǎn)1. PROTEL 99SE系統(tǒng)針對(duì)WindowsNT4/9X作了純32位代碼優(yōu)化，使得PROTEL 99SE設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定而高效。2.SmartTool(智能工具)技術(shù)將所有的設(shè)計(jì)工具集成在單一的設(shè)計(jì)環(huán)境中：SmartDoc(智能

35、文檔)技術(shù)將所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在單一的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中，有設(shè)計(jì)管理器來統(tǒng)一管理；SmartTeam（智能工作組）技術(shù)能讓通過網(wǎng)絡(luò)安全地對(duì)同一設(shè)計(jì)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，再通過工作組管理功能將各個(gè)部分集成到設(shè)計(jì)管理器中。3.對(duì)電路印刷版設(shè)計(jì)時(shí)的自動(dòng)布局采用不同的兩種布局方式，即組群式和基于統(tǒng)計(jì)方式，新增加了自動(dòng)布局規(guī)則設(shè)計(jì)功能；增強(qiáng)的交互式布局和布線模式。4.電路板信號(hào)完整性規(guī)則設(shè)計(jì)和檢查功能可以檢測(cè)出潛在的阻抗匹配，信號(hào)傳播延時(shí)和信號(hào)過載等問題：廣泛的集成向?qū)Чδ芤龑?dǎo)設(shè)計(jì)人員完成復(fù)雜的工作。5.原理圖到印刷電路板的更新功能加強(qiáng)了Sch和PCB之間的聯(lián)系；可以用標(biāo)準(zhǔn)或用戶自定義模板來生成新的原理圖文件；集

36、成的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)收集了超過6000個(gè)元器件。6.通過完整的SPICE 3f5仿真系統(tǒng)可以在原理圖中直接進(jìn)行信號(hào)仿真；可以選擇超過60種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)電路板布線模塊，或者用戶可以自己生成一個(gè)電路板模塊。PROTEL 99SE軟件在仿真方面的特點(diǎn)： PROTEL 99SE提供了高級(jí)數(shù)模器件混合仿真器，它可以精確地仿真各種器件構(gòu)成的電路，在仿真方面的特點(diǎn)有：1.強(qiáng)大的分析功能用戶可以根據(jù)PROTEL 99SE電路仿真器提供的功能，分析設(shè)計(jì)電路的各個(gè)方面的性能，如電路的交直流特性，溫度漂移，噪聲，失真，容差，最壞情況等特性。2.豐富的信號(hào)源其中包括基本的信號(hào)源:直流源，正旋源，脈沖源，指數(shù)源，單頻調(diào)

37、頻源，分段線性源，同時(shí)還提供了豐富的線性和非線性源。3.充分的模型仿真庫PROTEL 99SE提供了20多個(gè)數(shù)字和模擬仿真元件庫，共包含6000多個(gè)常用元器件。這組庫中包括常用的二極管，三極管，單結(jié)晶體管，變壓器，晶閘管，雙向雙晶閘管等分立組件，還有大量的數(shù)字器件和其它電路器件。4.友好的操作界面（1）無需手工編寫電路網(wǎng)表文件。系統(tǒng)將根據(jù)所畫的電路圖自動(dòng)生成網(wǎng)表文件并進(jìn)行仿真。（2）通過對(duì)話框完成電路分析各參數(shù)設(shè)置。（3）方便的觀察波形信號(hào)?？赏瑫r(shí)顯示多個(gè)波形，也可單獨(dú)顯示某個(gè)波形；對(duì)波形進(jìn)行多次局部放大，也可將兩個(gè)波形放置與同一個(gè)單元格內(nèi)進(jìn)行顯示并分析比較兩者的差別。（4）強(qiáng)大的波形信號(hào)后處

38、理，可利用各數(shù)字函數(shù)對(duì)波形進(jìn)行各種分析運(yùn)算并創(chuàng)建一個(gè)新的波形。（5）方便的測(cè)量輸出波形。PROTEL 99SE提供了兩個(gè)測(cè)量光標(biāo)，打開它們可測(cè)量波形數(shù)據(jù)。4.3 用PROTEL 99SE軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的基本步驟用PROTEL 99SE軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的基本步驟是：1.設(shè)計(jì)電路原理圖 電路原理圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此電路原理圖要設(shè)計(jì)好，以免影響后面的設(shè)計(jì)工作。電路原理圖的的設(shè)計(jì)一般有以下幾個(gè)步驟：（1）設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境；（2）放置元件；（3）原理圖布線；（4）編輯和整理；（5）檢查原理圖（6）生成網(wǎng)絡(luò)表。2.設(shè)計(jì)印刷電路板（1）規(guī)劃電路板；（2）設(shè)計(jì)參數(shù)；（3）裝入網(wǎng)絡(luò)表；（4）元

39、器件布局；（5）自動(dòng)布線；（6）手工調(diào)整。4.4 10級(jí)m序列碼發(fā)生器的設(shè)計(jì) 下面以7位m序列碼發(fā)生器的設(shè)計(jì)來說明PROTEL 99SE在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。1.設(shè)計(jì)電路原理圖 原理圖最基本的要求是正確性，其次是布局合理，最后是在正確性和布局合理的前提下要求美觀。根據(jù)以上的電路圖設(shè)計(jì)步驟，7位m序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)過程如下： (1)啟動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)服務(wù)器進(jìn)入PROTEL 99SE，創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行File/New命令，從框圖則服務(wù)器（Schematic Document）圖標(biāo),雙擊該圖標(biāo)，建立原理圖設(shè)計(jì)文檔。雙擊圖標(biāo)，進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)服務(wù)器。如圖4.1所示：圖4.1 建立文檔截圖(2)設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)

40、環(huán)境 執(zhí)行Design/Options和Tool/Preferences，設(shè)置圖紙大小，捕捉柵格，電器柵格等。(3)裝入所需的元件庫 在設(shè)計(jì)管理器中選擇Browse SCH頁面，在Browse區(qū)域中的下拉菜單框中選擇Library，單擊Add/Remove按鈕，在彈出的子窗口中尋找PROTEL 99SE子目錄，在該目錄中選擇Library/SCH路徑，在元件庫列表中選擇所需的元件庫，單擊Add按鈕，即可把元件庫添加到元件庫管理器中。如圖4.2所示：圖4.2 元件庫截圖(4)放置元件根據(jù)電路的需要，在元件庫中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按鈕將元件放在工作上，再根據(jù)元件之間的走線把

41、元件調(diào)整好。(5)原理圖布線利用PROTEL 99SE提供的各種工具，指令進(jìn)行布線，將工作平面上的器件用電器意義的導(dǎo)線，符號(hào)連接起來，再根據(jù)元件之間的走線吧元件調(diào)整好。(6)編輯和調(diào)整 利用PROTEL 99SE所提供的各種強(qiáng)大功能對(duì)原理圖進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整和修改，以保證原理圖的正確和美觀。同時(shí)對(duì)元件編號(hào)，封裝進(jìn)行定義和設(shè)定。(7)檢查原理圖 使用PROTEL 99SE的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令Tool/REC對(duì)畫好的電路圖進(jìn)行電氣規(guī)則的檢查。若有錯(cuò)誤進(jìn)行改正。（8）生成網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)和印刷電路板之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令Design/Creat Netlist可以生成具有文件名，

42、元件封裝，參數(shù)及元件之間連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表。 經(jīng)過以上步驟，完成了對(duì)10級(jí)m序列碼發(fā)生器的電路原理圖的設(shè)計(jì)。如圖4.3所示：圖4.3 10級(jí)m序列發(fā)生器電路原理設(shè)計(jì)圖1. 印刷電路板的設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)的最終目的是為了出設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過印刷電路板實(shí)現(xiàn)的。PROTEL 99SE為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)完整的電路板設(shè)計(jì)環(huán)境，使電路設(shè)計(jì)更加方便有效。應(yīng)用PROTEL 99SE設(shè)計(jì)印刷電路板的過程如下：（1） 啟動(dòng)印刷電路板設(shè)計(jì)服務(wù)器 執(zhí)行菜單File/New命令，從框中選擇PCB設(shè)計(jì)服務(wù)器（PCB Document）圖標(biāo)，建立PCB設(shè)計(jì)文檔。雙擊文檔圖標(biāo)，進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)服務(wù)器界面。如圖4

43、.4所示：圖. 建立PCB文檔（2）規(guī)劃電路板根據(jù)要設(shè)計(jì)的電路確定電路板大小。選取Keep Out Layer復(fù)選框，執(zhí)行菜單命令Place/Keepout/Track，繪制電路班的邊框。執(zhí)行菜單Design/Options，在“Singal Lager”中選擇Bottom Lager，把電路板定義為單面板。（3）設(shè)置參數(shù)參數(shù)設(shè)置是電路板設(shè)計(jì)非常重要的步驟，執(zhí)行菜單命令Design/Rules，左鍵單擊Routing按鈕，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在規(guī)則類中（Rules Class）設(shè)計(jì)參數(shù)。（4）裝入元件封裝庫 執(zhí)行菜單命令Design/Add/Remove library，在“添加/刪除元件庫”對(duì)話框

44、中，選取所有元件對(duì)應(yīng)的元件封裝庫。（5）狀如網(wǎng)絡(luò)表 執(zhí)行菜單Design/Load Nets命令，然后在彈出的窗口單擊Browse按鈕，再在彈出的窗口中選擇電路原理圖設(shè)計(jì)生成的網(wǎng)絡(luò)表文件（擴(kuò)展名為NET），如果沒有錯(cuò)誤，單擊Execute。若出現(xiàn)錯(cuò)誤，必須更改錯(cuò)誤。（6）元器件布局 PROTEL 99SE既可以進(jìn)行自動(dòng)布局，也可以進(jìn)行手動(dòng)布局，執(zhí)行菜單Tool/Auto Placement/Auto Placer可以自動(dòng)布局。布局是布線關(guān)鍵性的一步，為了布局更加合理，做好采用手工布局方式。（7）自動(dòng)布線 PROTEL 99SE采用世界最先進(jìn)的無網(wǎng)絡(luò)，基于形狀的對(duì)角線自動(dòng)布線 技術(shù)。執(zhí)行菜單命令

45、Auto Routing/All，并在彈出的窗口中單擊Route All按鈕，程序即對(duì)電路印刷板進(jìn)行自動(dòng)布線。只要設(shè)置有關(guān)參數(shù)， 元件布局合理，自動(dòng)布線的成功率是100%的。（8）手工調(diào)成自動(dòng)布線結(jié)束后可能存在一些令人不滿意的地方，可以手工調(diào)整，把電路板設(shè)計(jì)的盡善盡美。（9）打印輸出電路印刷板圖執(zhí)行菜單File/Print/Preview，形成擴(kuò)展名為PPC的文件，在執(zhí)行菜單命令File/Print job就可以打印輸出印刷板電路圖。如圖4.5所示：圖4.5 10級(jí)m序列發(fā)生器PCB印刷電路圖4.5 MAX+PLUS II簡介 Max+plus是Altera公司上一代的PLD開發(fā)軟件，提供的F

46、PGA/CPLD開發(fā)集成環(huán)境，Altera是世界上最大可編程邏輯器件的供應(yīng)商之一。Max+plus界面友好，使用便捷，被譽(yù)為業(yè)界最易用易學(xué)的EDA軟件。在Max+plus上可以完成設(shè)計(jì)輸入、元件適配、時(shí)序仿真和功能仿真、編程下載整個(gè)流程，它提供了一種與結(jié)構(gòu)無關(guān)的設(shè)計(jì)環(huán)境，使設(shè)計(jì)者能方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、快速處理和器件編程。目前Altera已經(jīng)停止開發(fā)MaxplusII，而轉(zhuǎn)向QuartusII軟件平臺(tái)。4.6 MAX+PLUS II軟件特點(diǎn)1、開放的界面Max+plus支持與Cadence，Exemplarlogic，Mentor Graphics，Synplicty，Viewlogic和其它公

47、司所提供的EDA工具接口。2、與結(jié)構(gòu)無關(guān)Max+plus系統(tǒng)的核心Complier支持Altera公司的FLEX10K、FLEX8000、FLEX6000、MAX9000、MAX7000、MAX5000和Classic可編程邏輯器件，提供了世界上唯一真正與結(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程邏輯設(shè)計(jì)環(huán)境。3、完全集成化Max+plus的設(shè)計(jì)輸入、處理與較驗(yàn)功能全部集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境下，這樣可以加快動(dòng)態(tài)調(diào)試、縮短開發(fā)周期。4、豐富的設(shè)計(jì)庫Max+plus提供豐富的庫單元供設(shè)計(jì)者調(diào)用，其中包括74系列的全部器件和多種特殊的邏輯功能（Macro-Function）以及新型的參數(shù)化的兆功能（Mage-Function）

48、。5、模塊化工具設(shè)計(jì)人員可以從各種設(shè)計(jì)輸入、處理和較驗(yàn)選項(xiàng)中進(jìn)行選擇從而使設(shè)計(jì)環(huán)境用戶化。6、硬件描述語言（HDL）Max+plus軟件支持各種HDL設(shè)計(jì)輸入選項(xiàng)，包括VHDL、Verilog HDL和Altera自己的硬件描述語言AHDL。7、Opencore特征Max+plus軟件具有開放核的特點(diǎn)，允許設(shè)計(jì)人員添加自己認(rèn)為有價(jià)值的宏函數(shù)。4.7 VHDL語言實(shí)現(xiàn)10級(jí)偽隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生的程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL

49、; 調(diào)用庫及函數(shù) ENTITY LP IS 定義實(shí)體 PORT(clk:IN STD_LOGIC; Reset :IN STD_LOGIC; b:OUT STD_LOGIC); 定義端口管腳 END LP; 結(jié)構(gòu)名ARCHITECTURE sample OF LP IS COMPONENT dff PORT(d,clk:IN STD_LOGIC; q:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; SIGNAL z:STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0):="" BEGIN gl:FOR i IN 0 to 8 GENERATE dffx:d

50、ff PORT MAP(Z(i),clk,z(i+1); END GENERATE ;PROCESS(clk)IS BEGIN IF (rising_edge(clk)THEN IF (z="")THEN z(0)<='1' ELSE Z(0)<=z(6)XOR Z(9) END IF; END IF;END PROCESS;b<=z(9);END ARCHITECTURE sample;4.8 仿真數(shù)據(jù)及結(jié)果10級(jí)偽隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生的仿真圖5. 結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我了解了CPLD的特點(diǎn)以及其設(shè)計(jì)方法，基本掌握了MAX+PLUS II的使用方法和VHDL語言的編寫特點(diǎn)，PROTEL 99SE軟件的基本特點(diǎn)及繪制原理圖、PCB圖的方法。雖然在整個(gè)設(shè)計(jì)中不乏很多遺憾的地方，但是學(xué)到了工程設(shè)計(jì)的基本流程和方法，同時(shí)在面對(duì)困難時(shí)，我也感受到應(yīng)具備堅(jiān)忍不拔，迎難而上的精神。2013年3月，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，5月我開始論文工作，時(shí)至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫作過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕。回想這段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 3月，在與導(dǎo)