基于FPGA的信號發(fā)生器設(shè)計

作者：時間：2011-09-28 來源：網(wǎng)絡(luò)

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以FPGA 芯片為載體，通過QuartusII 的LPM_ROM 模塊和VHDL 語言為核心設(shè)計一個多功能信號發(fā)生器，根據(jù)輸入信號的選擇可以輸出遞增鋸齒波、遞減鋸齒波、三角波、階梯波和方波等5 種信號，通過QuartusII 軟件進行波形仿真、定時分析，仿真正確后，利用實驗板提供的資源，下載到芯片中實現(xiàn)預(yù)定功能。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/150153.htm

　　信號發(fā)生器又稱為波形發(fā)生器，是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于電子電路、通信、控制和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。它是科研及工程實踐中最重要的儀器之一，以往多用硬件組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可維護性和可操作性不佳。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，信號發(fā)生器的設(shè)計制作越來越多的是用計算機技術(shù)，種類繁多，價格、性能差異很大。用FPGA 或CPLD 來實現(xiàn)，它的優(yōu)點是可以進行功能仿真，而且FPGA 和CPLD 的片內(nèi)資源豐富，設(shè)計的流程簡單。用FPGA 所構(gòu)成的系統(tǒng)來產(chǎn)生波形信號，這個系統(tǒng)既能和主機系統(tǒng)相連，用相應(yīng)的上層軟件展示波形信號，又方便程序的編寫，而且還有A/D0809接口可以產(chǎn)生模擬信號的輸出和外面的示波器相連。

　　1 正弦信號發(fā)生器的LPM 定制

　　正弦信號發(fā)生器由計數(shù)器或地址發(fā)生器（6 位）、正弦信號數(shù)據(jù)ROM （6 位地址線，8 位數(shù)據(jù)線，含有64 個8 位數(shù)據(jù)，一個周期）、原理圖頂層設(shè)計和8 位D/A （實驗中用DAC0832 代替）。

　　其框圖如圖1 所示。其中信號產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生所需的各種信號，這些信號的產(chǎn)生可以有多種方式，如用計數(shù)器直接產(chǎn)生信號輸出，或者用計數(shù)器產(chǎn)生存儲器的地址，在存儲器中存放信號輸出的數(shù)據(jù)。信號發(fā)生器的控制模塊可以用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)，用8 選1 數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)對5 種信號的選擇。

圖1 信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖

　　最后將波形數(shù)據(jù)送入D/A 轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。用示波器測試D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出，可以觀測到5 種信號的輸出。

　　1.1 定制初始化數(shù)據(jù)文件

　　QuartusII 能接受的LPM_ROM 模塊中的初始化數(shù)據(jù)文件的格式有兩種：。mif 格式文件和。hex 格式文件。實際應(yīng)用中只要使用其中一種格式的文件即可。下面采用。mif 格式文件，調(diào)出產(chǎn)生ROM 數(shù)據(jù)文件大小的選擇窗。根據(jù)64 點8 位正弦數(shù)據(jù)的情況，可選ROM 的數(shù)據(jù)數(shù)Number 為64，數(shù)據(jù)寬Word size 取8 位。單擊OK 按鈕，將出現(xiàn)圖2 所示的空的。mif數(shù)據(jù)表格，表格中的數(shù)據(jù)格式可通過鼠標(biāo)右鍵單擊窗口邊緣的地址數(shù)據(jù)彈出的窗口選擇。