图像传输光网络实验报告.docx
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图像传输光网络实验报告.docx
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图像传输光网络实验报告
图像传输光网络
实验报告
姓名:
王璇
学号:
1120111937
专业:
计算机科学与技术
实验一:
三端视频光网络的实现
1.实验目的:
1).使用QuartusII编译、运行、下载程序,动手搭建光网络;
2).小组之间能够实现三端视频光网络信号的发射、传输和接收。
2.实验原理:
1).光传输技术
光传输是在发送方和接收方之间以光信号形态进行传输的技术。
光传输系统主要由光发射机、光接收机、光分路器和光纤电缆及其它器件组成。
光传输各种信号的工作过程是在光发射机、光纤和光接收机三者之间进行的。
光发射机是把输入电信号变换成光信号,它由电/光变换器完成,(电光变换称为光调制),变换成的。
光纤是将(光发射机产生的)光信号传输至接收设备(光接收机)接收。
光接收机把从光纤中获取的光信号还原成电信号,即光电变换,(光电变换称为光信号的解调).因此光传输信号就是电/光和光/电变换的全过程。
2).光波分复用技术
OADM结构
3).三端视频传输网络原理
三端视频传输网络的原理框图
由摄像头进行视频输入,通过数字监控主机对图像进行采集,再利用进行信号分析并进行编码。
建立传输网络(如图利用光模块进行,接口、协议及信令系统等),利用光模块(1310)电信号转换成光信号,利用前面所介绍的光纤的性质,把编码的信号传输到光分插复用器OADM实现支路信号的分插,把信号分成另外两支路信号,在利用光纤把它传到其他两个光模块,按照协议进行解码,光模块单元进行光、电信号的接受和处理,达到光网络传输的目的然后变成相应的数字信号送入显示器显示。
3.实验器材:
核心板、音频收发板、视频收发板、光纤跳线、程序、下载线,光分插复用器(0ADM),FPGA
4.实验步骤:
1).下载部分
使用QuartusII9.0编译、运行程序;
下载程序到光模块核心板里;关闭核心板电源;
2).视频传输
搭建光前通信系统;
将核心板换作视频收发板,线路连接正确,插好耳机;
打开电源,实现视频图像传输;
3).结束部分
关闭电源,拆卸光网络;分装上交;
分析实验结果,完成实验报告;
5.实验结果:
实验成功,能够实现三端视频传输,且传输效果良好,声音、图像能够实现清晰、完整、快捷的传输。
实验二:
DDS信号发生器设计
一、设计题目:
直接数字频率合成(DDS,DirectDigitalSynthesis)是一种把一系列数字形式的信号通过DAC转换成模拟形式的信号的合成技术。
目前使用最广泛的一种DDS方式是利用高速存储器作查找表,然后通过高速DAC输出已经用数字形式存入的正弦波。
二、设计规范:
1、本设计实现的功能:
用一个8×128的ROM完成对所要显示正弦波形数据的存储,即生成正弦波的波形数据查找表,通过VerilogHDL编写DDS直接数字频率合成代码,在QuartusII与modelsim工具软件的环境中进行设计和仿真,要求能根据相位累加产生的地址并按照不同的频率控制信号(freq)读取ROM波形查找表中的数值做为输出,并正确显示波形。
同时还可通过改变相移变量(pha)控制程序从不同的位置开始读取ROM波形查找表中的数据。
2、输入输出端口
inputwireclk;//时钟
inputwirerst;//复位信号(低电平有效)
inputwire[6:
0]freq;//频率控制信号
inputwire[6:
0]pha;//相移变量信号
inputwirekey;//使能开关信号(高电平有效)
outputwire[7:
0]data;//ROM查找表数据
三、总体设计方案:
1.设计功能模块介绍:
本次设计总体实现的是一个能产生正弦波形的DDS信号发生器,该DDS信号发生器的程序代码模块主要有以下内容:
(1)ROM地址产生:
当时钟的上升沿到来时,如果复位信号有效,则把地址变量addr清零;否则当使能开关信号key有效时,则将频率控制字写到内部寄存器里,再将频率控制字和上一时刻的地址变量进行相加,将加的结果作为地址输出。
另外,还可通过频率控制信号freq控制读取频率,通过相移变量信号pha控制初始读取位置。
(2)ROM查找表:
当时钟的上升沿到来时,如果复位信号有效,则把输出置为零;否则根据ROM地址产生模块产生的地址读取ROM中存储的数值。
另外需通过C语言生成ROM正弦波查找表数据,C语言程序代码如下:
ROM查找表c语言生成源代码.txt(代码见电子版报告)
#include"stdio.h"
#include"conio.h"
#include"math.h"
main()
{
inti;
floatj;
inty;
FILE*fp;
if((fp=fopen("rom.mif","wa"))==NULL)
exit
(1);
for(i=0;i<128;i++)
{
y=128*sin(j)+128;
fprintf(fp,"%d:
%d;\n",i,y);
j+=2*3.1416/128;
}
fclose(fp);
printf("Hello,world\n");
getch();
}
2.系统结构框图:
四、设计源代码:
总体设计源代码.txt(代码见电子版报告)
moduleDDS(clk,rst,freq,pha,key,data);
inputwireclk;//时钟
inputwirerst;//复位信号(低电平有效)
inputwire[6:
0]freq;//频率控制信号
inputwire[6:
0]pha;//相移变量信号
inputwirekey;//使能开关信号(高电平有效)
outputwire[7:
0]data;//ROM查找表数据
reg[6:
0]addr;
reg[6:
0]phase;
reg[6:
0]frequency;
always@(posedgeclk)
begin
if(key==1)
begin
phase<=pha;//将相移变量值赋给寄存器phase
frequency<=freq;//将频率控制变量值赋给寄存器frequency
end
end
always@(posedgeclkornegedgerst)
begin
if(!
rst)
begin
addr<=0;//复位
end
else
begin
if(key==1)
addr<=phase;//将寄存器phase存储的相移变量值赋给addr
else
addr<=addr+frequency;//ROM地址产生
end
end
rom1rom_1(
.address(addr),
.clock(clk),
.q(data)
);//实例化调用rom1波形查找表
endmodule
五、验证方案和仿真激励:
验证与仿真激励.txt(代码见电子版报告)
`timescale1ns/100ps//设置仿真的时间单位和时间精度
modulestimulus;
regclk,rst;
reg[6:
0]freq,pha;
regkey;
wire[7:
0]data;
initial
begin
freq=7'd2;
pha=7'd0;
key=1'b0;
#20key=1'b1;
#100key=1'b0;
end
initial
begin
clk=1'b0;
rst=1'b1;
#40rst=1'b0;
#40rst=1'b1;
end
always#10clk=~clk;//时钟翻转
DDSLXC(.clk(clk),.rst(rst),.freq(freq),.pha(pha),.key(key),.data(data));
endmodule
六、功能仿真
(1)在ModelSim中对电路设计进行功能仿真
仿真波形如下:
(2)在QuartusII中对电路设计进行功能和时序仿真
仿真波形如下:
时序仿真波形如下:
仿真分析:
通过观察在ModelSim和QuartusII中的仿真波形,分析其完成的功能与设计预期一致,说明本设计能较好的完成设计所需达到的目标。
七、总结:
通过本次设计,发现用FPGA实现DDS信号发生器比采用专用DDS芯片更为灵活和方便,由于只需改变FPGA中ROM查找表中的数据和控制参数,DDS就可以按照ROM中数据产生相应的调制波形,且分辨率高并具有相当大的灵活性。
另外,DDS的功能也完全取决于设计需求,可以复杂也可以简单,而且FPGA芯片还支持在系统现场升级。
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