在连续出版《数字滤波器的MATLAB与FPGA实现》、《数字通信同步技术的MATLAB与FPGA实现》、《数字调制解调技术的MATLAB与FPGA实现》系列图书后，得到广大读者的积极支持和响应。其中读者交流最多的是锁相环技术问题。在大家的支持下，近期正撰写《锁相环技术原理及FPGA实现》一书，力图全面、详细分析讨论锁相环技术的原理及FPGA实现方法，尤其对其工作机理、难以理解的概念、不易解释的现象，以及FPGA设计细节全面展示出来。 　　在出版之前，为感谢广大读者的支持，特开设专栏，依次将本书第4章的初稿公开发布来出，便于大家学习和交流，并请对本书内容提供建议，便于在后续写作过程中对本书进行完善。
　　本书预计2016年上半年出版，敬请关注！
　　请在baidu中搜索“构建数字通信理论知识与工程实践间的桥梁”关注我的博客，以获取更多内容！


为什么要写这本书
1965年，英特尔联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)预测，计算机芯片的处理能力每两年就会翻一番。尽管已经过去50多年，摩尔定律仍然有效。半导体行业的发展速度，以及摩尔定律的精准性预测一度连摩尔本人都感到无比惊奇！
2015年6月１日，英特尔宣布将以每股54美元的价格收购ALTERA，以此计算，此交易总价将达到167亿美元，创造了英特尔并购历史上金额最大的纪录。一时，传闻四起，业内专家和媒体开始讨论，FPGA计算机是否将成为可能？
无论你是否愿意，只要从事的是与电子及信息处理相关的行业，FPGA的地位已显得越来越重要，它已成为电子行业的基本设计平台之一！
无论多么高大上的技术，工程师要能够熟练应用到自己的工程项目中，都必需深入了解每一个技术实现细节。所谓“九层之台，起于垒土；合抱之木，生于毫末”。对于繁杂的技术实现方法，“各个击破”是有效学习应用的不二法门。
自作者于4年前开始陆续出版数字通信技术的FPGA实现相关著作以来，通过邮件或博客的方式收到了广大读者的很多反馈意见。一些读者直接通过邮件告知书中的内容对工作中提供的直接或间接的帮助；一些读者提出了很多中肯的有建设性的意见和建议；更多的读者通过邮件或博客交流书中的相关设计问题。归纳起来，不少读者的问题集中在数字锁相环技术的设计及实现方面。在前几本著作中，限于书中内容编排，对通信系统中最困难的锁相环技术阐述得还不够系统全面。目前市场上讲解锁相环技术的图书，主要集中在讲解锁相环的基本工作原理，或介绍一些专门的锁相环集成芯片。因此，将锁相环的工作原理与FPGA实现结合起来讨论，显得十分必要。
作者在写作本书的过程中，兼顾锁相环技术的理论，以及工程设计过程的完整性，重点突出FPGA设计方法、结构、实现细节，以及仿真测试方法。在讲解理论知识的时候，结合SystemView、MATLAB软件仿真实例，重点从工程应用的角度进行介绍，主要介绍工程设计时必须掌握和理解的知识点，便于读者尽快地找到理论与工程实现之间的结合点。在讲解实例的FPGA实现时，不仅对所有实例给出了完整的程序代码，并且从思路和结构上进行了详细的分析和说明。根据作者的理解，针对一些似是而非的概念，结合工程实例的仿真测试加以阐述，希望能够对读者提供更多有用的参考。相信读者按照书中讲解的步骤完成一个个工程实例时，会逐步感觉到理论与工程实现之间完美结合的畅快。随着读者掌握的工程实现技能的提高，对锁相环理论知识的理解也必将越来越深刻，重新阅读以前学过的原理时，头脑里就更容易构建起理论知识与工程实践之间的桥梁。
本书的内容安排
第1章首先介绍了FPGA的基本知识，以及Ａltera公司的主要器件。本章在介绍了FPGA的发展历程、结构及工作原理等基本知识后，对本书所用到的设计语言及工具软件进行了简要介绍，主要包括Verilog HDL语言、Quartus II、MATLAB和SystemView软件。所谓“工欲善其事，必先利其器”。之所以说是简要介绍，因为这些开发工具本身的功能十分强大，每一种工具都有种类繁多的专门著述进行阐述。随着工程师设计经验的积累，设计水平的提高，越能更全面地掌握设计工具的特点，从而更好地发挥设计工具的性能，以最小的代价设计出理想的产品。好比一把宝剑，只有握在高手的手中才能发挥出最大的威力。
第2章介绍了FPGA数字信号处理基础知识。数字信号在FPGA等硬件系统中实现时，因受寄存器长度的限制，不可避免地会产生有效字长效应。设计工程师必须了解字长效应对数字系统可能带来的影响，并在实际设计中通过仿真来确定最终的量化位数、寄存器长度等内容。本章在详细分析了字长效应在FPGA设计中的影响后，对几种常用的运算模块IP核进行介绍，讨论了各IP核控制参数的设置方法。IP核在FPGA设计中的应用十分普遍，尤其在数字滤波器等信号处理领域，采用设计工具提供的IP核进行设计，不仅可以提高设计效率，而且可以保证设计的性能。
第3章从锁相环的组成讲起，深入细致地探讨锁相环关注的信号特性，全面阐述VCO和乘法鉴相器的工作方式。随后借用最简单的反馈电路等基础知识，逐步揭开锁相环跟踪信号相位的神秘面纱。最后通过SystemView软件工具，详细仿真分析了一阶锁相环的工作过程，全方位了解锁相环的工作机理。
第4章讨论了一阶锁相环的FPGA实现方法。根据作者的学习经验，这个阶段最期望的一定不是再去理解什么原理公式，学习什么方法思路。好比初次接触到羽毛球时，在网上看了一段中规中矩的教学视频，又刚好买回一支炫丽的球拍，走进球场，实在没有心情再听老师讲什么挥拍动作和击球技巧，只想痛痛快快地上球场打几拍了。这一章，我们将完成一个完整的一阶锁相环电路的FPGA设计及仿真测试过程。
第5章又回到理论知识上来。学习的过程通常是学习（理论）——实践（工程）——学习（理论）——实践（工程）的循环反复过程，每一次循环都会带来一次提高。前几章，我们主要从环路基本概念的角度，对环路进行了分析和仿真，从而初步建立起对锁相环路工作机理的认识。要深入研究锁相环技术，必须建立环路的系统模型，而后采用数学方法对模型进行精确的分析。这一章我们从最基本的线性时不变系统知识开始，逐步建立起锁相环路的数学模型，为后续的分析打下坚实的基础。在建立模型的过程中，我们会发现，所有的知识，所有的公式其实都是在大学的一些基础课程中学习过的。
第6章深入讨论锁相环中最关键的组成电路——环路滤波器。我们从最简单的环路滤波器——RC低通滤波器开始，逐步理解环路滤波器对锁相环路性能的决定性作用，并引出本书所研究的重点——由有源积分滤波器组成的理想二阶环路。为直观说明环路滤波器对锁相环路性能的影响，以及锁相环路参数的设计方法，我们再次采用SystemView搭建了锁相环路模型，并通过详实的仿真数据来说明一些看似深奥的理论知识。
第７章开始讨论工程上应用最多的理想二阶环路的FPGA实现。前两章讲了一大堆枯燥的锁相环原理，本质是说理想二阶环具有相当优异的性能。我们在第4章已经对一阶锁相环的FPGA实现进行了详细的讨论。有了前面章节的基础，就可以开始设计二阶环的FPGA电路了，并且要通过FPGA设计后的仿真来验证理论的正确性。二阶锁相环路相比一阶环路来讲，仅仅是多了一个环路滤波器。正是这个环路滤波器，尤其是理想环路滤波器，极大地改善了锁相环路的性能。当我们深刻理解了环路的工作原理，并动手设计出传说中的理想二阶锁相环电路时，会发现整个设计过程原来如此！
第8章再次回过头来，静心研究前面设计过程中还没有解决的一些问题。经过第7章的学习，我们已经可以完成一个完整的理想二阶锁相环路的设计。但在设计过程中，仍有一些参数的取值没有明确的依据，比如环路的固有振荡频率该如何取值？环路的捕获带宽与捕获时间如何设计？当环路中存在噪声时（前面章节的设计都还没有涉及到这个问题，但噪声又是电子系统中无法避免的），又该如何设计并计算环路的抗干扰性能呢？因此，在完成数字二阶环的FPGA初步设计之后，我们需要再回过头来更深入分析一下锁相环路性能，最终找到锁相环路参数的设计依据。第9章是一个完整的应用锁相环实现信号解调的工程应用实例。经过前面章节的讨论，我们对锁相环的理论知识、仿真、设计及FPGA实现都有了比较充分的认识。在无线通信技术中，在接收端，应用锁相环获取相干载波是最为广泛的应用之一。本章以锁相环解调PSK调制信号为例，应用前面章节讨论得出的结论，完整地给出锁相环的参数设计、仿真测试，以及FPGA实现过程。

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