波形發(fā)生器如何構(gòu)建?基于Verilog打造自己的DDS任意波形發(fā)生器
波形發(fā)生器在各大行業(yè)中均有使用，帶來了諸多便利。對于波形發(fā)生器，小編在往期文章中做過很多介紹。本文中，主要在于探討波形發(fā)生器的實現(xiàn)過程。具體而言，將介紹基于Verilog實現(xiàn)DDS任意波形發(fā)生器。如果你是波形發(fā)生器的愛好者，疑惑想要了解本文的探討內(nèi)容，都不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、總體方案實現(xiàn)及系統(tǒng)框圖
在該DDS電路組成上，包括基準時鐘、頻率累加器、相位累加器、幅度/相位轉(zhuǎn)換電路。頻率累加器對輸入信號進行累加運算，產(chǎn)生頻率控制數(shù)據(jù)，相位累加器對代表頻率的M位二進制碼進行累加運算，產(chǎn)生后面波形存儲器所需的查表地址，幅度/相位轉(zhuǎn)換電路實際上就是一個波形存儲器，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)計原理框圖如下：
系統(tǒng)設(shè)計原理框圖
二、系統(tǒng)組成模塊簡介
1、頂層模塊
頂層模塊是系統(tǒng)程序的主模塊，它負責將fom查找表、相位累加等模塊組裝在一起，通過調(diào)用的關(guān)系使它們組合成為一個有機的整體。在頂層模塊中，定義了參考時鐘的輸入，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累加出尋址地址。相位累加器在基準頻率信號clk的控制下以頻率控制字data為步長進行累加運算，產(chǎn)生需要的頻率控制數(shù)據(jù)，在時鐘的控制下把累加的結(jié)果作為波形存儲器ROM的地址，實現(xiàn)對波形存儲器ROM的尋址。由于相位累加模塊通過C語言實現(xiàn)比較容易，故我們沒有單獨成立一個模塊，而是將它集成到了頂層模塊的一個always語句塊中：
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)了一個變量(wave_choose)這是一個用來選擇所要輸出波形的一個變量，通過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)計的時候沒有考慮到存在負值的影響，導致最后綜合的結(jié)果不正確，經(jīng)過詢問老師知道修改方法是將rom查找表中所有采樣點的電壓負值全部抬高，消除負值，但是由于時間的原因沒有來得及修改，也不知道方案修改的結(jié)果。
3、查找表
本模塊實現(xiàn)的是一個rom存貯器，用于存儲采樣的波形數(shù)據(jù)，并提供地址查找的功能。具體實現(xiàn)的過程：
1) 首先使用數(shù)學工具計算得到波形采樣點，生成mif文件
2) 導入數(shù)據(jù)采樣點，給每一個采樣點分配地址，并提供外部尋址的接口，此過程可以通過Quartas Ⅱ來輔助完成
由于我們組的設(shè)計時在modelsim下進行的，modelsim面向的是仿真，它不會產(chǎn)生所謂的“rom”這種實際的電路，所以我們沒有采用這樣的方法，而是簡單的使用case語句來實現(xiàn)。雖然這樣也能得到預(yù)期的效果，但是它卻沒有真正的生成一個“rom”，根據(jù)我組的綜合結(jié)果來看，使用case語句生成的是一個與輸入相關(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語言產(chǎn)生采樣點的程序：
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的“波形發(fā)生器”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對如何基于Verilog開發(fā)DDS任意波形發(fā)生器具備一定的了解。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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