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连载4-《锁相环技术原理及FPGA实现》-前言

连载4-《锁相环技术原理及FPGA实现》-前言

在连续出版《数字滤波器的MATLAB与FPGA实现》、《数字通信同步技术的MATLAB与FPGA实现》、《数字调制解调技术的MATLAB与FPGA实现》系列图书后,得到广大读者的积极支持和响应。其中读者交流最多的是锁相环技术问题。在大家的支持下,近期正撰写《锁相环技术原理及FPGA实现》一书,力图全面、详细分析讨论锁相环技术的原理及FPGA实现方法,尤其对其工作机理、难以理解的概念、不易解释的现象,以及FPGA设计细节全面展示出来。   在出版之前,为感谢广大读者的支持,特开设专栏,依次将本书第4章的初稿公开发布来出,便于大家学习和交流,并请对本书内容提供建议,便于在后续写作过程中对本书进行完善。
  本书预计2016年上半年出版,敬请关注!
  请在baidu中搜索“构建数字通信理论知识与工程实践间的桥梁”关注我的博客,以获取更多内容!

关于FPGA开发环境的说明
众所周知,目前两大厂商Xilinx和Altera的产品占据全球90%以上的FPGA市场。可以说,在一定程度上正是由于两家FPGA公司的相互竞争态势,有力地推动了FPGA技术的不断发展。虽然HDL的编译及综合环境可以采用第三方公司所开发的产品,如Modelsim、Synplify等,但FPGA器件的物理实现必须采用各自公司开发的软件平台,无法通用。Xilinx公司目前最新的开发工具为Vivado Design Suite套件,Altera公司目前的主流开发平台是Quartus II系列套件。与FPGA开发平台类似,HDL也存两种难以取舍的选择:VHDL和Verilog HDL。
如何选择开发平台以及HDL语言呢?其实,对于有志于从事FPGA技术开发的技术人员,选择哪种平台及HDL语言并不重要,因为两种平台具有很多相似的地方,精通一种HDL语言后,再学习另一种HDL语言也不是一件困难的事。通常来讲,可以根据周围同事、朋友、同学或公司的主要使用情况进行选择,这样在学习的过程中,可以很方便地找到能够给你指点迷津的专业人士,从而加快学习进度。
本书采用的是Altera公司的FPGA器件作为开发平台,采用Quartus II 12.1作为开发环境,采用Verilog HDL语言作为实现手段。由于Verilog HDL语言并不依赖于某家公司的FPGA产品,因此本书的Verilog HDL程序文件可以很方便地移植到Xilinx公司的FPGA产品上。如果程序中应用了IP核资源,两家公司的IP核通常是不能通用的,这就需要根据IP核的功能参数,在另外一个平台上重新生成IP核,或编写Verilog HDL代码来实现。
有人曾经说过,“技术只是一个工具,关键在于思想。”将这句话套用过来,对于本书来讲,具体的开发平台以及HDL语言只是实现数字通信技术的工具,关键在于设计的思路和方法。因此,读者完全不必要过于在意开发平台的差别,相信只要掌握本书所讲述的设计思路和方法,加上读者已经具备的FPGA开发经验,采用任何一种FPGA平台都可以很快地设计出满足用户需求的产品。
如何使用本书
本书在讨论锁相环的基本概念及工作原理时,主要用到了SystemView5.0版本软件。关于SystemView5.0软件的特点及使用方法在本书第1章进行了简要介绍。SystemView软件使用起来非常简单,书中的实例也只用到了一些基本功能。如果读者以前没有使用过这款软件的话,建议先用几个小时了解一下其基本用法,这样就可以动手对本书提供的实例程序运行仿真。当然,由于SystemView仅用来说明锁相环的工作原理,因此,读者也可以完全不去运行这些实例程序,只要理解书中提供的仿真结果即可。
相信大部分工科院校的学生和电子通信的从业人员对MATLAB软件都会有一个基本的了解。由于它的易用性及强大的功能,已经成为数学分析、信号仿真、数字处理必不可少的工具。由于MATLAB具有大量专门针对数字信号处理的常用函数,如滤波器函数、傅里叶分析函数等,十分有利于对一些通信的概念及信号进行功能性仿真,因此,在具体讲解某个实例时,通常会采用MATLAB作为仿真验证工具。虽然书中的MATLAB程序相对比较简单,主要应用一些数字信号处理函数进行仿真验证,如果读者没有MATLAB的知识基础,建议最好还是先简单学习一下MATLAB的编程概念及基本语法。考虑到程序及函数的兼容性,书中所有MATLAB程序的开发验证平台均为MATLAB R2014a版软件。
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