基于FPGA 的伪随机序列的生成方法及应用

图中所示结构包括两个时钟，两个相同的线性反馈移位寄存器，N 进制计数器，以及N 路伪随机序列的存取单元。两个时钟有特殊的关系，即时钟1 是时钟2 的N 分频。N 进 制计数器的输出作为N 路伪随机序列存取单元的存储地址。存取单元及地址译码器可视为 一个整体，在实现时使用深度为N，宽度为1bit 的双端口RAM 代替（一个端口存数据， 另一个端口取数据）。此外，图中的“＋”表示模二和。结构中的N 值，为本原抽样数， 即使用N 对M 序列抽样后，可得到另一同周期的M 序列。

上述结构产生多路Gold 序列的原理如下：

⑤ 将这 N 个不同相位的M2 序列与M1 序列模二和，生成N 个不同的Gold 序列。 该方法需要选定两个可构成Gold 序列的理想M 序列对，之后将能够从一个M 序列抽 样出另一M 序列的本原抽样数N 预先计算出来。由于是预先计算，不需在硬件内实现， 不占用硬件资源。因此该方法占用的资源较少，同时结构化的设计也适合于用硬件描述语 言进行设计。

5 实验及结果分析

为验证上述伪随机序列生成方法的可行性，在FPGA 内对上述结构进行了硬件设计， 并搭建了基于SPGD 控制算法的自适应光学系统平台。自适应光学系统实验平台的结构如 下图3 所示，主要由激光器和扩束系统、倾斜镜TM、变形镜DM、CCD 相机、基于FPGA 的SPGD 算法控制处理器、数字到模拟转换器DAC 和高压放大器HVA 等组成。光源从激 光器发出后经TM 和DM 反射至CCD 相机，相机将图像数据传输给FPGA 板进行算法迭 代，再输出电压至数模转换，最后经高压放大后控制61 单元的变形镜DM(驱动器的排布 见图(3)和倾斜镜TM，完成闭环控制。

连 续抽样法结构的主要参数： LFSR1 和LFSR2 对应的本原多项式为：

本原抽样数N 为68。该设计可产生68路，

周期为1023 的Gold 序列。该参数设计主要以实验为主，本原多项式1F (x)的选取原则是反馈少，实现简单。本原抽样数要比61 稍大，保证能产生足够多的Gold 序列，如果过大亦会造成资源的浪费。