基于FPGA的摩尔斯编解码设计(4)
1844年5月24日，一群政府官员和科学家聚集在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，他们紧张地注视着摩尔斯，只见他亲手操纵着电报机，随着一连串的“点”、“划”信号的发出，远在 64 km 外的巴尔的摩城收到由“嘀”、“嗒” 声组成了世界上第一份电报。摩尔斯在设计电码时，并非随心所欲的排布，而是在大量研究了报刊杂志上的常用字的出现频率的基础上进行优化处理，对于那些出现频率较高的数字和字母，用相对简单的电码组合，对于那些不常用的字母， 其组合便稍微复杂。摩尔斯除了考虑到在各个字符点划组合上的区别之外，还对点划的长短和间隔的时长作了严格的时间规定 。一个“划”相当于三个“点”的时间长度，不同的码元之间的间隔等同于一个“点”的时间，两个字符之间相隔等同于三个“点”的时间，字与字之间的间隔为五个“点”的时间，由此构成了莫尔斯电码的规则。只有严格地按照这些时间比例来收发摩尔斯电码，才能做到信息的收发准确。
图2.2 摩尔斯电码的第一个发送装置及第一个记录的信息
电报机分为自动和人工两种方式，发送途径又分成有线发送和无线发送两种方式。其中人工电报机是由人来控制电键，使电键接点开闭，按照一定的标准形成“点”、“划”和“间隔”信号，并经电路传输出去，这种电信号传送到收报端后，便通过扬声器发出代表“点”、“划”的“嘀”、“嗒”声”，供收报员进行收听抄报。
在使用无线通信的情况下，发报端除需配备发报电键外，还需准备发射机，以便将电键发出的电脉冲信号变换（即调制）成高频载波信号，才能发送出去 。在接收端，除了扬声器外，还必须有接收机，它将发射端发出的高频载波信号接收下来，再变换（即解调）成音频信号，供收报员收听抄报 。
与人工电报机不同的是，自动电报机的发报端工作时，需事先用专用的凿孔机将准备发送的报文凿成发送凿孔纸带，然后再用发报机发送出去。在收报端，与之对应的需使用波纹收报机来收报，即自动记录移动的纸带上的莫尔斯电码波纹信号 。
自从电报问世之后，世界各地的通讯开始得到迅速发展，它为各地气象资料的迅速集中和传递提供了条件，为绘制天气图提供了关键的数据。摩尔斯电码是国际通用电码，即属明码，不是暗码（密码）。作为一种信息编码标准，摩尔斯电码拥有其他编码方案无法超越的长久生命。
3 总体方案设计
方案设计是整个设计中的重要阶段，选择合适的方案是一个复杂的问题，但极其具有创造性。该阶段有助于对系统合理的评估，选择合理的技术系统来满足设计要求。
3.1 硬件平台选择
系统构建的合理性，直接影响着电路的性能与可靠性。因此硬件平台的选择至关重要，与设计完成后的效果及稳定性有着直接关系。故选择的硬件平台需具备可靠性高、成本低等特点，可广泛适应于各类常用的操作。
在作了详细的探索和比较后，选择了Basys2这款简单易用但功能堪称完美的开发板。
3.2 硬件描述语言
VHDL 的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，诞生于 1982 年并于1987 年底被美国国防部和 IEEE确认为标准硬件描述语言。
VHDL语法较为严格，使用范围比较广，国内关于VHDL的参考资料很多，加之对其比较熟悉，故选择了这门语言作为本次课题的硬件描述语言。
作为用于电路设计的高级语言，VHDL语言的主要特点有：功能强大、设计灵活、易于修改、支持广泛、独立于器件的设计、不受工艺影响、较强的移植能力、有着强大的系统硬件描述能力、易于复用及共享。相比较其他的硬件描述语言而言，VHDL具有更强的行为描述能力，从而决定了他成为系统设计领域最佳并符合本次设计要求的硬件描述语言。强大的行为描述能力能让开发者从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统，避开具体器件结构，大大提高了效率，节省了制作的成本。
上一篇：无绝缘移频自动闭塞系统设计
下一篇：观察者模式在软件设计中的应用