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一、理论基础
二、FPGA程序
三、测试结果 一、理论基础
能够产生常规的波形#xff0c;包括正弦波、方波和锯齿波#xff1b; 用键盘输入编辑生成上述波形#xff08;同周期#xff09;的线性组合波形#xff0c;以及由基波及其谐波#xff08;5次以下#xff…目录
一、理论基础
二、FPGA程序
三、测试结果 一、理论基础
能够产生常规的波形包括正弦波、方波和锯齿波 用键盘输入编辑生成上述波形同周期的线性组合波形以及由基波及其谐波5次以下线性组合波形 具有波形存储功能 输出波形频率范围为100Hz-200KHz频率步进间隔100Hz 输出波形幅度范围0-5V峰-峰值调整步距为0.1V 能够显示输出波形的类型、频率和幅度 这里DDS的基本原理就是将原始的信号保存到ROM中然后通过频率控制字读取内部的信号通过修改频率控制字的值获得对应的频率值。 关于幅度则通过将输入信号的幅度乘以一个固定的数获得不同大小的频率。
输出波形频率范围为100Hz-200KHz频率步进间隔100Hz
输出波形幅度范围0-5V峰-峰值调整步距为0.1V 假设晶振是40M那么如果要输出100Hz到200K之间的频率范围。以正弦波为例子。 那么通过计算频率控制字即如果以40M作为时钟频率最小100Hz最大200KHz然后频率控制字为24bit宽度。 那么100hz对应的频率控制值为
A:42(100/40000000*2^24)
B: 83886 (200000/40000000*2^24)
通过修改频率控制值产生对应的不同的频率。
方波和锯齿波做同样的处理。 然后对于幅度0~5.布局为0.1那么其分辨率为0.1V。那么整个调整区间为50那么对应的幅度我们设置的位宽为12位位数越高其精度越高
然后我们通过外部的按键选择信号类型信号频率信号幅度。
然后再介绍一下那个线性组合的问题。
对于基波我们直接通过加减法就可以实现。 对于谐波因为谐波是指频率是基波频率整数倍的信号那么在这里我加入了频率为2~10倍这几种范围的谐波具体只要选择对应频率的谐波即可。然后对将谐波加入到原始信号中即可。
二、FPGA程序
通过设置如下的接口我们可以分别获得不同的信号组合具体操作如下所示 input i_clk; 系统时钟默认时钟为40M input i_rst; 系统复位输入1系统清零复位输入0系统正常工作 input[3:0] i_sel; 信号类型选择按键具体如下 //signal sel //0:sin正弦 //1:square方波 //2:sawtooth锯齿波 //3:k*sink为k倍频率的谐波 //4:k*square //5:k*sawtooth //6:sinsquare加号为线性组合功能 //7:sinsawtooth //8:sawtoothsquare //9:sinsawtoothsquare //10:sinksin //11:sawtoothk*sawtooth //12:squarek*square input i_amp_add; 幅度变大 input i_amp_sub; 幅度变小 input i_fre_add; 频率变大 input i_fre_sub; 频率变小 input[3:0] i_fre_time; 产生几倍频率谐波2~15 output[11:0]o_signal; 输出信号 output[31:0]o_fre; 输出当前频率 output[11:0]o_amp; 输出当前幅度 output[3:0] o_signal_type; 输出信号类型
顶层程序如下
timescale 1ps / 1ps
module tops(i_clk,i_rst,i_sel,i_amp_add,i_amp_sub,i_fre_add,i_fre_sub,i_fre_time,o_signal,o_fre,o_amp,o_signal_type);input i_clk;
input i_rst;
input[3:0] i_sel; //signal sel
//0:sin
//1:square
//2:sawtooth
//3:k*sin
//4:k*square
//5:k*sawtooth
//6:sinsquare
//7:sinsawtooth
//8:sawtoothsquare
//9:sinsawtoothsquare
//10:sinksin
//11:sawtoothk*sawtooth
//12:squarek*square
input i_amp_add;
input i_amp_sub;
input i_fre_add;
input i_fre_sub;
input[3:0] i_fre_time;
output[11:0]o_signal;
output[23:0]o_fre;
output[6:0] o_amp;
output[3:0] o_signal_type;reg[23:0]o_fre;
always (posedge i_clk or posedge i_rst)
beginif(i_rst)begino_fre 24d83886;end
else begin//frequency adjust//frequency adjustif(i_fre_add 1b1)o_fre o_fre 24d1;if(i_fre_sub 1b1)o_fre o_fre - 24d1;if(o_fre 24d42)o_fre 24d42; if(o_fre 24d83886)o_fre 24d83886; end
endreg[5:0]amps;
always (posedge i_clk or posedge i_rst)
beginif(i_rst)beginamps 7b0111_111;end
else begin//frequency adjust//frequency adjustif(i_amp_add 1b1)amps amps 7d1;if(i_amp_sub 1b1)amps amps - 7d1;if(amps 7b0000_001)amps 7b0000_001; if(amps 7b0111_111)amps 7b0111_111; end
endassign o_amp amps;
assign o_signal_type i_sel; reg signed[18:0]tmps;
wire signed[11:0]sin1;
wire signed[11:0]cube1;
wire signed[11:0]saw1;
DDS base(.i_clk (i_clk),.i_rst (i_rst),.i_k (4d1),.i_fre (o_fre),.o_sin (sin1),.o_cube (cube1),.o_saw (saw1),.o_fre (),.o_test1(),.o_test2()); wire signed[11:0]sink;
wire signed[11:0]cubek;
wire signed[11:0]sawk;
DDS h(.i_clk (i_clk),.i_rst (i_rst),.i_k (i_fre_time),.i_fre (o_fre),.o_sin (sink),.o_cube (cubek),.o_saw (sawk),.o_fre (),.o_test1(),.o_test2()); always (posedge i_clk or posedge i_rst)
beginif(i_rst)begintmps 19d0;end
else begincase(i_sel)0:tmps amps*sin1;1:tmps amps*cube1;2:tmps amps*saw1;3:tmps amps*sink;4:tmps amps*cubek;5:tmps amps*sawk;6:tmps amps*sin1[11:1] amps*cube1[11:1];7:tmps amps*sin1[11:1] amps*saw1[11:1];8:tmps amps*saw1[11:1] amps*cube1[11:1];9:tmps amps*sin1[11:2] amps*cube1[11:2] amps*saw1[11:2];10:tmps amps*sin1[11:1] amps*sink[11:1];11:tmps amps*cube1[11:1] amps*cubek[11:1];12:tmps amps*saw1[11:1] amps*sawk[11:1];default:tmps amps*sin1;endcase end
end assign o_signaltmps[18:7];
//0:sin
//1:square
//2:sawtooth//3:k*sin
//4:k*square
//5:k*sawtooth//6:sinsquare
//7:sinsawtooth
//8:sawtoothsquare
//9:sinsawtoothsquare//10:sinksin
//11:sawtoothk*sawtooth
//12:squarek*square endmodule 三、测试结果
通过仿真我们得到如下的几组信号 A35-15
