波形發(fā)生器實(shí)例篇，再析DDS波形發(fā)生器設(shè)計(jì)
波形發(fā)生器為常用器件，對(duì)于波形發(fā)生器，許多朋友存在學(xué)習(xí)興趣。此外，針對(duì)波形發(fā)生器，小編曾帶來(lái)諸多相關(guān)文章。本文對(duì)于波形發(fā)生器的講解，基于DDS任意波形發(fā)生器。主要內(nèi)容為，基于Verilog實(shí)現(xiàn)DDS任意波形發(fā)生器。如果你對(duì)本文內(nèi)容充滿興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀。
DDS是從相位的概念直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)。不僅可以產(chǎn)生不同頻率的正弦波，而且可以控制波形的初始相位。本文為大家介紹基于Verilog實(shí)現(xiàn)的DDS任意波形發(fā)生器。
一、總體方案實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)框圖
在該DDS電路組成上，包括基準(zhǔn)時(shí)鐘、頻率累加器、相位累加器、幅度/相位轉(zhuǎn)換電路。頻率累加器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行累加運(yùn)算，產(chǎn)生頻率控制數(shù)據(jù)，相位累加器對(duì)代表頻率的M位二進(jìn)制碼進(jìn)行累加運(yùn)算，產(chǎn)生后面波形存儲(chǔ)器所需的查表地址，幅度/相位轉(zhuǎn)換電路實(shí)際上就是一個(gè)波形存儲(chǔ)器，供查表使用，讀出數(shù)據(jù)送人D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖如下：
系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖
二、系統(tǒng)組成模塊簡(jiǎn)介
1、頂層模塊
頂層模塊是系統(tǒng)程序的主模塊，它負(fù)責(zé)將fom查找表、相位累加等模塊組裝在一起，通過(guò)調(diào)用的關(guān)系使它們組合成為一個(gè)有機(jī)的整體。在頂層模塊中，定義了參考時(shí)鐘的輸入，復(fù)位端口，波形輸出、頻率控制字等。
2、相位累加器模塊
相位累加器是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部分，主要是利用頻率控制字和相位控制字來(lái)累加出尋址地址。相位累加器在基準(zhǔn)頻率信號(hào)clk的控制下以頻率控制字data為步長(zhǎng)進(jìn)行累加運(yùn)算，產(chǎn)生需要的頻率控制數(shù)據(jù)，在時(shí)鐘的控制下把累加的結(jié)果作為波形存儲(chǔ)器ROM的地址，實(shí)現(xiàn)對(duì)波形存儲(chǔ)器ROM的尋址。由于相位累加模塊通過(guò)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)比較容易，故我們沒(méi)有單獨(dú)成立一個(gè)模塊，而是將它集成到了頂層模塊的一個(gè)always語(yǔ)句塊中：
case(choose_wave) 2‘b00:begin
sin_ena <= 1’b1;
cos_ena <= 1‘b0;
sawtooth_ena <= 1’b0;
triangle_ena <= 1‘b0;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //關(guān)鍵代碼，實(shí)現(xiàn)相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
2’b01:begin
cos_ena <= 1‘b1;
sin_ena <= 1’b0;
sawtooth_ena <= 1‘b0;
triangle_ena <= 1’b0;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //關(guān)鍵代碼，實(shí)現(xiàn)相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
2‘b10:begin
sin_ena <= 1’b0;
cos_ena <= 1‘b0;
sawtooth_ena <= 1’b1;
triangle_ena <= 1‘b0;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //關(guān)鍵代碼，實(shí)現(xiàn)相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
2’b11:begin
sin_ena <= 1‘b0;
cos_ena <= 1’b0;
sawtooth_ena <= 1‘b0;
triangle_ena <= 1’b1;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //關(guān)鍵代碼，實(shí)現(xiàn)相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
default:begin
ADD_B <= 9‘b0;
sin_ena <= 1’b0;
cos_ena <= 1‘b0;
sawtooth_ena <= 1’b0;
triangle_ena <= 1‘b0;
end
endcase
在程序中還出現(xiàn)了一個(gè)變量(wave_choose)這是一個(gè)用來(lái)選擇所要輸出波形的一個(gè)變量，通過(guò)它可以控制輸出的波形種類(正弦波，余弦波，三角波，鋸齒波)。但是由于在設(shè)計(jì)的時(shí)候沒(méi)有考慮到存在負(fù)值的影響，導(dǎo)致最后綜合的結(jié)果不正確，經(jīng)過(guò)詢問(wèn)老師知道修改方法是將rom查找表中所有采樣點(diǎn)的電壓負(fù)值全部抬高，消除負(fù)值，但是由于時(shí)間的原因沒(méi)有來(lái)得及修改，也不知道方案修改的結(jié)果。
3、查找表
本模塊實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)rom存貯器，用于存儲(chǔ)采樣的波形數(shù)據(jù)，并提供地址查找的功能。具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程：
1) 首先使用數(shù)學(xué)工具計(jì)算得到波形采樣點(diǎn)，生成mif文件
2) 導(dǎo)入數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)，給每一個(gè)采樣點(diǎn)分配地址，并提供外部尋址的接口，此過(guò)程可以通過(guò)Quartas Ⅱ來(lái)輔助完成
由于我們組的設(shè)計(jì)時(shí)在modelsim下進(jìn)行的，modelsim面向的是仿真，它不會(huì)產(chǎn)生所謂的“rom”這種實(shí)際的電路，所以我們沒(méi)有采用這樣的方法，而是簡(jiǎn)單的使用case語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然這樣也能得到預(yù)期的效果，但是它卻沒(méi)有真正的生成一個(gè)“rom”，根據(jù)我組的綜合結(jié)果來(lái)看，使用case語(yǔ)句生成的是一個(gè)與輸入相關(guān)的復(fù)雜的邏輯網(wǎng)絡(luò)，而不是rom那樣有一定規(guī)則的電路結(jié)構(gòu)。一下是我們使用C語(yǔ)言產(chǎn)生采樣點(diǎn)的程序：
void main(){ int i，j = 0;;
FILE *fp;
fp=fopen(“data.txt”，“w”);
for(i=0;i<=256;i++){
//j=255*sin(2*3.14159/256*i)+0.5;//四舍五入
fprintf(fp，“i=%d，\tj=%d\n”，i，j); }
fclose(fp); }
以上便是此次小編帶來(lái)的“波形發(fā)生器”的相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)如何基于Verilog進(jìn)行DDS任意波形發(fā)生器設(shè)計(jì)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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