基于FPGA的摩尔斯编解码设计(3)
图1.1 摩尔斯电码表
通过查阅资料以及对摩尔斯码特点的研究可发现，在摩尔斯码收发模块设计的过程中，必须要有既能发送，又能接收摩尔斯码信息帧的串行异步通信模块。在不同指令的控制下，该串行通信模块要具有摩尔斯码的发送能力，同时还要具有摩尔斯码的接收和识别能力。摩尔斯码串行异步帧的起始位与停止位都不同于ASCLL码的串行异步帧，并且不同的摩尔斯码串行帧长度也不一样。除此之外，由于计算机的内核是单独以ASCLL码为信息交换码的，故摩尔斯码的解码和编码也存在着一定问题。
面对这种情况，考虑设计一个具有发送和接收摩尔斯码串行信息帧功能，并且具有解码和编码摩尔斯码功能的串行通信子模块，并将此模块嵌入在系统总线上，如此一来用计算机直接处理摩尔斯码就成为可能。根据以上分析，可以总结出摩尔斯码收发模块的设计要求，即既能从串行接收端将摩尔斯码解码成并行的ASCLL码，同时又能将并行的ASCLL码编码成串行摩尔斯码。
本系统实现了将手动按键发出的“摩尔斯码”转化为可传输的数字信号，使用分频获得的固定的频率进行发声（模拟实际声音效果）；将发送端端口连接至接收端端口，进行译码，判断点、划、码间隔、字间隔，设置循环译码，避免了码元序列过长导致的溢出问题，将译码结果显示至译码管。
2 Morse 历史起源与发展
密码在日常生活中的使用是十分常见的，其中最为简单的、也是经常使用的就是莫尔斯密码了。电报通信的语言与日常交流使用的语言有所区别，使用电报语言用来通信是跨时代的象征，这种方式最早是于1844年由美国的摩尔斯所发明，故这种电码语言被称为摩尔斯电码。它组成的信息由两种基本信号和它们之间不同的间隔时间组成：短促的点信号写作“•”，读“滴”（Di）；保持一定时间的长信号为“—”，读“嗒”（Da）。
图2.1 早期的按键式电报机
摩尔斯电码在战时就广泛应用于电报通信中。在很多记录下来的战争片中都出现过通讯员对着发报机按个不停，在外人看来完全不能理解。其实它是根据已有的的规则将发报机的 “撞针”和“针板” 进行接触，从而会产生或长或短的电信号，并将其发送出去，接收方的发报机在接收到该电信号后会将其翻译成为文字 。早期的通讯技术较为简单，除却狼烟报警之外，最快的办法也就是驿站快马传送文书了，通信技术曾经长期停滞不前 。一直到17 世纪中期，英国海军全面推行了旗语。到了18世纪末，法国政府先后建立并推广了信号机体系，这种方法在一定程度上缓解了海陆传送消息的难题 。19 世纪中期，通讯技术发生了关键性的大变革 。1832 年秋天，一艘在大西洋中航行的邮船上，美国医生杰克逊正在给随船的旅客们讲述电磁铁原理， 当时旅客中41 岁的美国画家摩尔斯被这种神奇的理论深深地吸引住了，感叹的同时并牢记住了这些理论。经过一番研究后，他发现依据现在的法国信号机体系，每次只能将信息传到人眼视力所及范围内的数英里而已。由此他突发异想，如果使用电流来传输携带信息的电磁波，岂不是可以在眨眼间把消息传送到数千英里以外吗? 从这以后，他怀踹着偌大的兴趣，毅然改行投身于电学研究领域。
根据实验结果，当电线中流动的电流在电线突然截止时，会迸出火花。摩尔斯从这一事实得到启发，并作了一种合理的假设：如果将信息由几种信号组合而成，例如当电流截止瞬间发出火花时、将电流接通时而没有产生火花、加长电流接通的时间，把这三种信号组合在一起，就能代表全部的数字和字母，这样就就可以将想要发送的信息通过电流在电线中传输的方式传到远处了。经过了几年的研究，最终于1837年设计出了著名的通讯电码，虽然之前从未有过任何相关方面的尝试，但因其浅显易懂也极为容易被大众所接受，大家将这种电码以他名字命名为莫尔斯电码。实际上这种通讯电码就是利用时间长短不一的电脉冲信号，具体包括“点”、“划”与“间隔”在内的不同组合来表示数字、字母、和符号。
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