基于CycloneII系列FPGA的DDFS信號(hào)源實(shí)現(xiàn)
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3 DDFS的FPGA實(shí)現(xiàn)
根據(jù)DDFS的原理，其FPGA設(shè)計(jì)原理如圖2所示。其中控制單元由有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)成。雖然整個(gè)系統(tǒng)的控制不一定需要使用有限狀態(tài)機(jī)，但由于使用的FPGA芯片不支持異步的ROM，即從地址鎖存進(jìn)入ROM單元，到數(shù)據(jù)從ROM中讀出有至少一個(gè)時(shí)鐘周期以上的延時(shí)。因此采用狀態(tài)機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，可以達(dá)到較好的輸出與時(shí)鐘同步?？刂屏鞒虨椋簳r(shí)鐘信號(hào)進(jìn)入控制單元，由它產(chǎn)生地址發(fā)生單元的輸入時(shí)鐘adrclk，地址發(fā)生單元在時(shí)鐘adrclk的驅(qū)動(dòng)下，結(jié)合輸入的步進(jìn)信號(hào)Step，產(chǎn)生地址及此地址所對(duì)應(yīng)的象限Phase，此地址產(chǎn)生后立即輸入到ROM單元中，過(guò)兩個(gè)時(shí)鐘周期后，控制單元從ROM存儲(chǔ)單元中讀出輸入地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并在時(shí)鐘的控制下，將前面所產(chǎn)生的象限值Phase與ROM數(shù)據(jù)一起送到補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換單元，補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換單元根據(jù)Phase的值來(lái)決定是否需要進(jìn)行補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換，若需要，則進(jìn)行補(bǔ)碼運(yùn)算并將數(shù)據(jù)輸出，若不需要，則直接將數(shù)據(jù)輸出。下面給出各模塊的具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/191855.htm
(1)控制單元：控制單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件。由一個(gè)簡(jiǎn)單的有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)成。其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3所示。
(2)地址發(fā)生單元：設(shè)計(jì)思路為根據(jù)輸入的Step值，計(jì)算出總共四個(gè)象限所需取值的點(diǎn)數(shù)，也就可以計(jì)算出一個(gè)象限所要取值的點(diǎn)數(shù)m，然后在時(shí)鐘作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)m個(gè)時(shí)，說(shuō)明一個(gè)象限內(nèi)已經(jīng)取完點(diǎn)，此時(shí)phase自加1，計(jì)數(shù)變量重新置零。由于在(0，π／2)sin的函數(shù)值為從0→1變化；(π／2，π)函數(shù)值從1→0變化；(π，3π／2)函數(shù)值從0→－1變化；(3π／2，2π)函數(shù)值從－1→0變化。故在(0，π／2)和(π，3π／2)地址值從0→32767，每隔一個(gè)步進(jìn)Step讀一個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)然后者的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)補(bǔ)碼單元的處理；而在(π／2，π)和(3π／2，2π)象限，地址值則從32767→0，每隔一個(gè)步進(jìn)Step讀一個(gè)數(shù)據(jù)即可，同樣的，后者的數(shù)據(jù)也要經(jīng)過(guò)補(bǔ)碼單元的處理。
(3)ROM存儲(chǔ)單元：ROM存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)可以通過(guò)Matlab進(jìn)行計(jì)算獲得，并將其存儲(chǔ)為*．mif的文件格式。在進(jìn)行ROM設(shè)計(jì)時(shí)，調(diào)用此mif文件作為ROM的初始數(shù)據(jù)文件即可。
(4)補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換單元：根據(jù)目前地址所處象限來(lái)決定是否需要進(jìn)行補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換。如產(chǎn)生正弦信號(hào)時(shí)，(0，π)象限sin函數(shù)值為正，而(π，2π)象限上sin函數(shù)值為負(fù)，因此在(π，2π)象限時(shí)，需要對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換。補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換單元較簡(jiǎn)單，根據(jù)二進(jìn)制數(shù)取補(bǔ)的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。
評(píng)論