基于FPGA的漢明距離電路的實(shí)現

摘要：FPGA既具有門(mén)陣列的高邏輯密度和高可靠性，又具有可編程邏輯器件的用戶(hù)可編程性，可以減少系統的設計和維護風(fēng)險，降低產(chǎn)品成本，縮短設計周期。文中給出了利用FPGA設計漢明距離的計算電路，同時(shí)給出與通過(guò)有效的芯片資源配置，恰當地選擇存儲器的總容量與加法器總數，來(lái)使整個(gè)系統的資源利用率達到最佳的實(shí)現方法。
關(guān)鍵詞：數字技術(shù)；FPGA；漢明距離；芯片資源

當今時(shí)代已經(jīng)成為信息化時(shí)代，而信息的數字化也越來(lái)越為研究人員所重視。數字化技術(shù)已經(jīng)引發(fā)了一場(chǎng)范圍廣泛的產(chǎn)業(yè)革命，各種家用電器設備，信息處理設備都將向著(zhù)數字化的方向變化。如數字電視、數字廣播、數字電影、DVD等等，同時(shí)現在的通信網(wǎng)絡(luò )也向著(zhù)數字化的方向發(fā)展。隨著(zhù)數字化的發(fā)展，數字集成電路也得到了廣泛應用。20世紀80年代中期，Altera和Xilinx分別推出了類(lèi)似于PAL結構的擴展型CPLD和與標準門(mén)陣列類(lèi)似的FPGA，它們都具有體系結構和邏輯單元比較靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點(diǎn)。同時(shí)，這兩種器件也兼容了PLD和通用門(mén)陣列的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現較大規模的電路編程同時(shí)也很靈活。
漢明距離在信息論中的定義是兩個(gè)等長(cháng)字符串之間的漢明距離，也就是兩個(gè)字符串對應位置的不同字符的個(gè)數。例如：*1011101與1001 001之間的漢明距離就是2；*2143896與2233796之間的漢明距離為3；*“toned”與“roses”之間的漢明距離為3。
在通信中，累計定長(cháng)二進(jìn)制字中發(fā)生翻轉的錯誤數據位通常也被稱(chēng)為信號距離。事實(shí)上，漢明重量分析在包括信息論、編碼理論、密碼學(xué)等領(lǐng)域都有應用。

1 硬件設計
在擴頻通信和數字突發(fā)通信系統中，接收機進(jìn)行的數字相關(guān)檢測或獨特碼檢測，實(shí)際上就是本地一組確定序列的一位二進(jìn)制數，接收機將接收到的數據連續不斷的送入N位移位寄存器中，這樣，任一瞬間移位寄存器中的內容即為一串二進(jìn)制碼，移位寄存器的輸出作為ROM的地址輸入，這樣，經(jīng)查找表運算后，ROM就可輸出所需的數據，并將所得數據送入漢明計算電路以得到漢明距離，再經(jīng)過(guò)門(mén)限判決輸入的漢明距離。其漢明距離的計算電路框圖如圖1所示。

1．1 8位并入串出移位寄存器
圖2是本系統中的并入串出移位寄存器電路圖。圖2中，當移位／置入控制端()為低時(shí)，并行數據(A—H)被置入寄存器；而當為高電平時(shí)，并行置數功能被禁止。當CLK和CLK INK有一個(gè)為低電平且為高電平時(shí)，另一個(gè)時(shí)鐘則可以輸入；當CLK和CLK INK有一個(gè)為高電平時(shí)，另一個(gè)時(shí)鐘被禁止：而只有在CLK為高電平時(shí)，CLK INK才可變?yōu)楦唠娖健?/p>