DDS的FPGA實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)圖1，并假定相位控制字為0，這時(shí)DDS的核心部分相位累加器的FPGA的設(shè)計(jì)可分為如下幾個(gè)模塊：相位累加器SUM99、相位寄存器REG1、正弦查找表ROM和輸出數(shù)據(jù)寄存器REG2，其內(nèi)部組成框圖如圖 2所示。圖中，輸入信號(hào)有時(shí)鐘輸入CLK，使能端EN，復(fù)位端RESET，頻率控制字K，輸出信號(hào)為Q。

圖2 DDS內(nèi)部組成框圖

整個(gè)DDS模塊采用一個(gè)時(shí)鐘，以用來(lái)同步各個(gè)模塊的運(yùn)算速度。其中相位累加器SUM99是一個(gè)帶有累加功能的10位加法器，它以設(shè)定的10位頻率控制字Κ作為步長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行加法運(yùn)算，當(dāng)其和滿時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，并進(jìn)行重新運(yùn)算。相位寄存器REG1就是一個(gè)一般的10位寄存器，它對(duì)輸入端輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存，當(dāng)下一個(gè)時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，輸出寄存的數(shù)據(jù)。正弦查找表ROM是DDS最關(guān)鍵的部分，也是最復(fù)雜的部分，設(shè)計(jì)時(shí)首先需對(duì)正弦函數(shù)進(jìn)行采樣，接著將采樣的結(jié)果放到ROM模塊的對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元中，每一位地址對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)值，輸出為9位。為了保證輸出數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，我們將ROM的輸出數(shù)據(jù)先寄存在REG2中，待下一個(gè)時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，再將其輸出。整個(gè)系統(tǒng)各模塊是在同步時(shí)鐘信號(hào)CLK的控制下協(xié)調(diào)工作的。

下面介紹一下正弦查找表ROM模塊的具體設(shè)計(jì)。

首先利用MATLAB或C語(yǔ)言編程對(duì)正弦函數(shù)進(jìn)行采樣；然后對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，其結(jié)果作為查找表地址的數(shù)值。

用MATLAB語(yǔ)言編寫的正弦函數(shù)數(shù)據(jù)采集程序如下：

用C語(yǔ)言編寫的正弦函數(shù)數(shù)據(jù)采樣程序如下：

兩個(gè)程序運(yùn)行之后所得結(jié)果是一致的。
MATLAB語(yǔ)言編寫的正弦函數(shù)數(shù)據(jù)采集程序運(yùn)行結(jié)果如下：

總共是1024個(gè)數(shù)據(jù)。

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