CMI光纤实验报告

数字光纤通信线路编译码

CPLD仿真实验

实验报告

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一、实验目的：

1、熟悉m序列NRZ码、任意周期码产生原理以及光纤线路CMI编译码原理；

2．初步熟练Altera公司Maxplus II仿真平台的使用；

3．进一步熟悉数字电路设计技巧；

4．基本掌握如何进行CPLD的电路设计与仿真；

5．深入理解光纤线路编译码在光纤通信系统中的实际运用方法。

二、实验内容：

1. 学习使用Altera公司Maxplus II仿真平台进行CPLD数字电路

的设计与仿真。

2. 设计m序列NRZ码产生电路以及光纤线路CMI编译码电路

m序列: 伪随机序列；

NRZ: 不归零码；

CMI编码规则: 0码: 01，1码: 00/11 交替。

3. 通过CPLD仿真确保上述电路的正确设计。

4. 总结光纤线路编译码在光纤通信系统中的实际运用。

三、实验要求：

(基本要求：在MAX+plus II软件仿真环境中)

1.用绘制原理图的方法建立新工程，设计CPLD内部下述电路：

a.15位m序列NRZ码的生成电路；

b.CMI编码电路；

c.CMI编码输入的选择电路：周期15位的m序列与由周期15位二进

制码表示的本组内某学号最后四位（前面可补零）分别选择作为CMI 编码输入；

d.CMI译码电路（在实验室条件下使用统一系统时钟，输入为CMI编码输出）。

2.对所做设计完成正确编译。

3.使用仿真环境完成信号波形仿真。

CPLD电路仿真的输入输出信号即为各测试点。

数字信号要求如下：

输入：电路的总复位信号： 1路

系统时钟信号（2Mbps）： 1路

CMI编码选择信号： 1路

输出：周期15位m序列NRZ码： 1路

周期15位二进制四位学号： 1 路

CMI编码输出信号： 1路

CMI译码输出信号： 1 路

4.对仿真信号波形结果进行原理分析，发现可能的问题并加以解决

得到正确的仿真结果。

四、实验步骤：

根据要求可以在MAX-plusII中画出原理电路图（如图1.所示）。在原理电路图中，可以分为4个最小系统，即可分为4大功能模块，它们分别为：学号产生电路、NRZ序列产生电路、CMI编码电路以及CMI译码电路。它们各自能够实现各自的功能，再根据输入输出之间

的关系将它们组合起来，便可以实现最终系统所要求的实验功能。

在MAX-plusII平台上仿真的实验截图如下所示——

图1.实验原理电路图

图2.学号产生原理电路图

图3. 15位NRZ M序列产生原理电路图

图4 .CMI编码原理电路图

图5. CMI译码原理电路图

图6. 系统输入输出（各测试点）的仿真波形

图6.即为编译完成后.scf的演示波形图，可以验证各个输入输出之间关系的正确性。（注：本人学号后四位为1301，化为二进制BCD 码后为0001 0011 0000 0001，去除掉最高位后为0010 0110 0000 001，根据电路的设计，是将学号由低位向高位循环输出，以15为周期循环）。

五、结果分析：

A.由仿真电路波形图可以看出电路成功输出了我学号的15位

二进制编码和15位伪随机编码，并通过select输入信号进

行选择后，对其进行了CMI 编码和译码操作，且译码后的序

列和伪随机序列或学号序列一致，可以得知仿真结果的正确

性，完成了实验所要求的系统功能。

B.通过观察不难发现，最终的译码输出序列和原始序列有一定

的时延误差，这部分误差是无法完全消除掉的，因为这部分

时延是由逻辑门电路产生的，只有在设计电路的过程中尽量

减少门电路的使用，才能尽量缩小这部分时延误差。

六、实验中出现的问题及解决方法

问题——CMI编码是将1个码元变成了2个码元，那么如何解决时钟频率上的差异？译码输出序列又如何和原序列保持时钟上的稳定？

解决方法——通过74LS90芯片，实现2分频，维持了CMI编码前后序列在时钟上的同步性；而在输出端，则可以通过D触发器的维持作用，保持译码输出序列和原序列时钟上的稳定。

七、心得体会