概述
试验说明：
笔者复现FSK调制、解调的过程中，在网上查了很多很多相关文章，至少在本文之前，没发现能在参考一篇博文的情况下能完整复现实验结果的。总之，全乎的基本没有。
本笔记（文）的目标是让入门者或者说小白在参考本文的基础上，能一步一步完整复现实验结果，少走弯路，尽力节省时间，因为时间很宝贵。
另：本实验只是复现参考博文的结果，有关概念、原理相关知识请参考原文。
实验目标：
达成和博文中最终仿真结果基本一致，先看一下本次实验的最终的仿真结果吧！
注意：
FSK调制信号生成步骤
简单说明：
连续相位调制时，配置1个DDS产生两个代表1和0的单频信号（要调制–非连续相位的要产生2个信号）即可，非连续相位的内容具体参考原文。
有关概念、原理相关知识请参考原文
DDS IP核的配置过程：
ISE14.7新建工程：
注意：器件选择高端点的，在试验过程中被坑过，因为器件选的低。
工程建立后，添加DDS IP核：
上图参数简要说明：
DDS的频率分辨率设置为976.5625Hz，正好对应相位位宽为15Bits
本实验使用连续相位FSK（CPFSK）只需要使用一个DDS Compiler IP核，比FSK要节省不少资源。
因此，CPFSK配置如下：
注意上图参数
CPFSK （连续相位FSK）调制的仿真结果：
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FSK解调部分实验
首先
在命令行窗口输入：fdatool
简要说明一下：
A：(6Mhz-h×1Mhz)–6Mhz。
带通滤波器A的配置如上图所示。配置完成后，就可以导出coe文件了。
导出coe文件：
B的配置、导出COE文件的方法同A----即上图，这里省略截图了。
低通滤波器的配置：
注：
至此，所有的滤波器系数经过量化后存储为txt(coe)文件，供后面在FPGA设计中调用。
bpf1_fir.coe、bpf2_fir.coe、lpf_fir.coe
ISE14.7配置IP核：
新建工程，关键步骤如下：
输入采用频率和系统时钟：
输出位数：32
bpf2_fir配置方法和步骤一样（略过）
lpf_fir的配置方法和步骤也一样（略过）
全部生成后，到ipcore_dir目录内，复制文件
bpf1_fir.mif bpf1_fir.mif lpf_fir.mif 该文件放入modelsim工程模板的sim目录
bpf1_fir.v bpf2_fir.v 、lpf_fir.v 该文件放入modelsim工程模板的src目录
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开始仿真
modelsim工程结构：
目录结构说明：
@echo off
@cls
title FPGA Auto Simulation batch script
echo ModelSim simulation
echo.
echo Press '1' to start simulation
echo.
:input
set INPUT=
set /P INPUT=Type test number: %=%
if "%INPUT%"=="1" goto run1
goto end
:run1
@cls
echo Start Simulation;
echo.
echo.
cd sim
vsim -do "do compile.do"
goto clean_workspace
:clean_workspace
rmdir /S /Q work
del vsim.wlf
del transcript.
:end
src目录内---- 存源文件
注意：
sim目录内— 存激励文件和2个do文件及1个ini文件
wave.do文件内容：
add wave -divider {cpfsk_modulate_demodulate_tb}
add wave -position insertpoint sim:/cpfsk_modulate_demodulate_tb/*
compile.do文件内容：
vlib work
vmap work work
vlog -work work glbl.v
#library
#vlog -work work ../../library/artix7/*.v
#IP
#vlog -work work ../../../source_code/ROM_IP/rom_controller.v
#SourceCode
vlog -work work ../src/*.v
#Testbench
vlog -work work cpfsk_modulate_demodulate_tb.v
#vsim -voptargs=+acc -L unisims_ver -L unisim -L work -Lf unisims_ver work.glbl work.cpfsk_modulate_demodulate_tb
vsim -voptargs=+acc work.glbl work.cpfsk_modulate_demodulate_tb
#Add signal into wave window
do wave.do
#run -all
run 1ms
Modelsim.ini文件内容：
[Library]
others = $MODEL_TECH/../modelsim.ini
work = work
[vcom]
VHDL93 = 2002
Explicit = 1
[vlog]
LibrarySearchPath = mtiAvm mtiOvm mtiUvm mtiUPF
[sccom]
[vopt]
[vsim]
VoptFlow = 1
Resolution = ns
UserTimeUnit = default
RunLength = 100
IterationLimit = 5000
BreakOnAssertion = 3
ShowFunctions = 1
DefaultRadix = symbolic
TranscriptFile = transcript
PathSeparator = /
DatasetSeparator = :
UnbufferedOutput = 0
ConcurrentFileLimit = 40
ScTimeUnit = ns
ScMainStackSize = 10 Mb
ScMainFinishOnQuit = 1
ScvPhaseRelationName = mti_phase
OnFinish = ask
DumpportsCollapse = 1
MvcHome = $MODEL_TECH/..
[lmc]
libsm = $MODEL_TECH/libsm.sl
libhm = $MODEL_TECH/libhm.sl
[msg_system]
suppress = 8780
最后附上调制、解调文件和激励文件如下：
cpfsk_modulate_demodulate.v，该文件放入src目录内，文件内容：
`timescale 1ns / 1ps
//--------------------------------------------------------
// 包络检波法（非相干解调）实现FSK信号解调
//--------------------------------------------------------
module cpfsk_modulate_demodulate
(
input clk , //32MHz系统时钟
input rst_n ,
input din , //基带信号输入，码元速率1MHz
output [15:0] dout //FSK解调数据输出
);
//-----------------------------------------------------
// CPFSK调制，连续相位，h=3.5
//-----------------------------------------------------
wire [15:0] fsk;
digital_adds fskmod
(
.clk (clk ) ,
.rst_n (rst_n ) ,
.din (din ) ,
.dout (fsk )
);
//assign dout = fsk ;
//**加上句是为了单独测试CPFSK的调整信号输出--即下面的代码都未添加时--注释掉到98行。**
//--------------------------------------------------------
// 带通滤波器分为两路ASK信号
//--------------------------------------------------------
wire signed [31:0] data1, data2;
wire signed [15:0] bpf1 = data1[29:14];
wire signed [15:0] bpf2 = data2[29:14];
bpf1_fir fir1 (
.aclk (clk ) ,
.s_axis_data_tvalid (1'b1 ) ,
.s_axis_data_tready ( ) ,
.s_axis_data_tdata (fsk ) ,
.m_axis_data_tvalid ( ) ,
.m_axis_data_tdata (data1 )
);
bpf2_fir fir2 (
.aclk (clk ) ,
.s_axis_data_tvalid (1'b1 ) ,
.s_axis_data_tready ( ) ,
.s_axis_data_tdata (fsk ) ,
.m_axis_data_tvalid ( ) ,
.m_axis_data_tdata (data2 )
);
//--------------------------------------------------------
// 整流，即求绝对值
//--------------------------------------------------------
reg signed [15:0] bpf1_abs, bpf2_abs;
always @ (posedge clk or posedge rst_n)
if (rst_n) begin bpf1_abs <= 'd0; bpf2_abs <= 'd0; end
else begin
if (bpf1[15]) bpf1_abs <= -bpf1;
else bpf1_abs <= bpf1;
if (bpf2[15]) bpf2_abs <= -bpf2;
else bpf2_abs <= bpf2;
end
//--------------------------------------------------------
// 低通滤波得到基带信号包络
//--------------------------------------------------------
wire signed [31:0] lpf1, lpf2;
lpf_fir fir3 (
.aclk (clk ) ,
.s_axis_data_tvalid (1'b1 ) ,
.s_axis_data_tready ( ) ,
.s_axis_data_tdata (bpf1_abs ) ,
.m_axis_data_tvalid ( ) ,
.m_axis_data_tdata (lpf1 )
);
lpf_fir fir4 (
.aclk (clk ) ,
.s_axis_data_tvalid (1'b1 ) ,
.s_axis_data_tready ( ) ,
.s_axis_data_tdata (bpf2_abs ) ,
.m_axis_data_tvalid ( ) ,
.m_axis_data_tdata (lpf2 )
);
//--------------------------------------------------------
// 减法得到解调信号
//--------------------------------------------------------
reg signed [15:0] sub;
always @ (posedge clk or posedge rst_n)
if (rst_n) sub <= 'd0;
else sub <= lpf1[29:14] - lpf2[29:14];
assign dout = sub;
endmodule
激励文件
cpfsk_modulate_demodulate_tb.v，该文件放sim目录中，内容如下：
//测试文件
`timescale 1ns/1ps
module cpfsk_modulate_demodulate_tb();
reg clk ;
reg rst_n ;
reg din ;
wire [15:0] dout ;
cpfsk_modulate_demodulate cpfsk_modulate_demodulate_inst(
.clk (clk ) ,
.rst_n (rst_n ) ,
.din (din ) ,
.dout (dout )
);
initial clk = 1 ;
always #16 clk = !clk ;
always #1100 din=!din ;
initial begin
rst_n = 1 ;
#100
rst_n = 0 ;
din =1 ;
#500000
$stop;
end
endmodule
最终仿真结果：
----------------------------------------------------华丽的分割线---------------------------------------------------------------------------------
附录：
仿真工程里，还提供了单独仿真FSK调制的文件和激励文件，也可在cpfsk_modulate_demodulate.v中只仿真查看fsk输出，这种方式具体见cpfsk_modulate_demodulate.v文件中注释部分描述。
先看单独的实现：
FSK调制信号的仿真
digital_adds.v和digital_adds_tb.v文件即可
digital_adds.v文件内容：
//顶层
module digital_adds(
input clk ,
input rst_n ,
input din ,
output [15:0] dout
);
//-----------------------------------------------------
// 载波Fc=6MHz，h=3.5，则f1=4.25MHz、f2=7.75Mhz
//-----------------------------------------------------
wire [14:0] phase;
dds_cpfsk2 dds_cpfsk2_inst(
.aclk (clk ),
.s_axis_phase_tvalid (1'b1 ),
.s_axis_phase_tdata ({1'b0,phase} ),
.m_axis_data_tvalid ( ),
.m_axis_data_tdata (dout )
);
assign phase = din ? 'd4351:'d7935 ;
endmodule
digital_adds_tb.v文件内容：
//测试文件
`timescale 1ns/1ps
module digital_adds_tb();
reg clk ;
reg rst_n ;
reg din ;
wire [15:0] dout ;
digital_adds digital_adds_inst(
.clk (clk ) ,
.rst_n (rst_n ) ,
.din (din ) ,
.dout (dout )
);
initial clk = 1;
always #16 clk = !clk;
initial begin //同步复位信号需要时钟上升沿检测
rst_n = 0;
#100
rst_n = 1;
din =1;
#1000
din=0 ;
#1000
din=1 ;
#1000;
din =0;
#1000
din=0 ;
#1000
din=1 ;
#1000;
din =0;
#500000
$stop;
end
endmodule
仿真时，注意还要修改2个do文件。
add wave -divider {digital_adds_tb}
add wave -position insertpoint sim:/digital_adds_tb/*
compile.do修改如下：
vlib work
vmap work work
vlog -work work glbl.v
#library
#vlog -work work ../../library/artix7/*.v
#IP
#vlog -work work ../../../source_code/ROM_IP/rom_controller.v
#SourceCode
vlog -work work ../src/*.v
#Testbench
vlog -work work digital_adds_tb.v
#vsim -voptargs=+acc -L unisims_ver -L unisim -L work -Lf unisims_ver work.glbl work.digital_adds_tb
vsim -voptargs=+acc work.glbl work.digital_adds_tb
#Add signal into wave window
do wave.do
#run -all
run 1ms
另，仿真时可能报类似如下的错误：
Module ‘RAMB36E1’ is not defined.
解决办法：
缺少其他文件之类的（注意看编译时的错误提示信息确定是否缺少文件问题），也可这么操作。
结束语
不夸张的话，这应该是全网最详细的关于FSK调制与解调的笔记了，如果看到这里还没复现实验结果，只有两种可能：
本次实验环境和工具说明：
猜测一下，如果复现实验的过程真有坑话，也可能是在modelsim编译、仿真这里出问题，若一语成谶，就不要借鉴文中的方法，老老实实的自行打开modelsim，一步一步的按常规做法，新建项目，添加文件…等，去完成编译和仿真查看波形，具体可自行网络查阅。
能看到末了这的，说明我们有缘分啊，浪费你一秒的时间，给个鼓励，点关注，下次更新不迷路。
最后
以上就是冷傲含羞草为你收集整理的FPGA 数字信号处理之 FSK 调制、解调的实现与仿真基于 verilog + ise + modelsim + matlab （保姆级）的全部内容，希望文章能够帮你解决FPGA 数字信号处理之 FSK 调制、解调的实现与仿真基于 verilog + ise + modelsim + matlab （保姆级）所遇到的程序开发问题。
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