第1页 / 共9页
第2页 / 共9页
第3页 / 共9页
第4页 / 共9页
第5页 / 共9页
第6页 / 共9页
第7页 / 共9页
第8页 / 共9页
FPGA实现dds（ISE实现）.pdf
FPGA实现实现dds（（ISE实现）实现）
上次说了dds的原理，这次我们用FPGA来实现dds。因为dds在da之前都是数字器件，所以我们可以用FPGA来
实现dds的前两个部分。
首先要先规定一下：rom的地址输入是12位，输出时8位。
对于第一部分：
这里看出，功能是将寄存器输出的值与频率控制字M的值相加，然后在时钟的上升沿，将相加后的数据通过寄存器输出。所以
这里的verilog代码也很简单。
+ 查看代码
module frequency_tiaozhi(
input clk, //输入时钟
input rst_n, //复位信号，用来给寄存器初始复位
input [11:0] k, //频率控制字k
output reg [11:0] result //相加后的寄存器输出结果
);
wire [11:0] sum; //相加后的值
assign sum = k + result;
always@( posedge clk or negedge rst_n) begin
if( !rst_n )
result <= 0;
else
result <= sum;
end
endmodule
第二部分：
可以看出，就是将第一部分的输出值加上一个相位控制字。所以代码也很简单：
+ 查看代码
module phase_tiaozhi(
input clk, //输入时钟
input rst_n, //输入复位信号，给寄存器复位
input [11:0] phase, //相位控制字
input [11:0] result, //第一部分的输出结果的输入
output [11:0] address //输出给rom的地址
);
reg [11:0] phase_reg;
always@( posedge clk or negedge rst_n ) begin
if( !rst_n )
phase_reg <= 0;
else
phase_reg <= phase;
end
assign address = result + phase_reg;
endmodule
第三部分：
这里就只实现查找表，因为da是模拟器件，FPGA实现不了。
查找表其实是一个rom。所以这里用ISE自带的rom的ip核。既然用到了rom，那么就要对rom里面的值要写入我们需要的值。
这里就用ise的rom的ip核的固定初始化文件coe文件。
Coe文件格式是：
第一行是： MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=10; 后面的10表示数据是以什么进制表示，这里是10进制，所以是10.如果
是16就是16进制表示。
第二行是：MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR= 这个是固定的。
接下来第三行就是数据，数据以逗号相隔，最后一个数据以分号结束。
这里我们是要产生正弦波，方波，三角波，所以需要三个rom。这里方便统一，直接将方波的数据也放进rom里面。
那就要对正弦波，方波，三角波分别生成rom初始化文件coe。用matlab来生成。
这里要注意，由于da只能转换正数值，所以要将sin的负值部分要处理一下，使之数据范围在0到1之间。
生成正弦波matlab代码：
+ 查看代码
t=0:2*pi/2^12:2*pi
y=0.5*sin(t)+0.5;
r=ceil(y*(2^8-1)); %将小数转换为整数，ceil是向上取整。
fid = fopen('sin.coe','w'); %写到sin.coe文件，用来初始化sin_rom
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=10;\n');
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR=\n');
for i = 1:1:2^12
fprintf(fid,'%d',r(i));
if i==2^12
fprintf(fid,';');
else
fprintf(fid,',');
end
if i%15==0
fprintf(fid,'\n');
end
end
fclose(fid);
生成方波matlab代码：
+ 查看代码
t=1:1:2^12;
y=(t<=2047);
r=ceil(y*(2^8-1));
fid = fopen('square.coe','w'); %写到square.coe，用来初始化rom_square
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=10;\n');
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR=\n');
for i = 1:1:2^12
fprintf(fid,'%d',r(i));
if i==2^12
fprintf(fid,';');
else
fprintf(fid,',');
end
if i%15==0
fprintf(fid,'\n');
end
end
fclose(fid);
最后是生成三角波matlab
+ 查看代码
t=1:1:2^12;
y=[0.5:0.5/1024:1-0.5/1024, 1-0.5/1024:-0.5/1024:0, 0.5/1024:0.5/1024:0.5];
r=ceil(y*(2^8-1));
fid = fopen('triangular.coe','w'); %写到triangular.coe，初始化三角波rom
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=10;\n');
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR=\n');
for i = 1:1:2^12
fprintf(fid,'%d',r(i));
if i==2^12
fprintf(fid,';');
else
fprintf(fid,',');
end
if i%15==0
fprintf(fid,'\n');
end
end
fclose(fid);
生成coe文件后，接下来，就要调用ise的rom ip，进行rom的创建。这里，就不说明怎么创建rom了。可自行百度。
这下，我们的模块就都做好了。但是发现，我们没有编写波形选择的模块。输出的波形有三种，所以要选择输出是哪一种。
代码如下：
+ 查看代码
module wave_select(
input [1:0] wave, //波形选择
input [7:0] sin_data,
input [7:0] square_data,
input [7:0] triangular_data,
output reg [7:0] dds_data
);
parameter sin = 2'b00;
parameter square = 2'b01;
parameter triangular = 2'b10;
always@(*) begin
case(wave)
sin: dds_data = sin_data;
square: dds_data = square_data;
triangular: dds_data = triangular_data;
default: dds_data = sin_data;
endcase
end
endmodule
接下来，就是将刚刚设计好的模块连接在一起即可。顶层top代码如下：
+ 查看代码
module dds_top(
input clk, //clock
input rst_n, //reset
input [1:0] wave, //wave select 00 sin 01 square 10 triaangular
input [11:0] k, //adjust frequency
input [11:0] phase, //adjust phase
output [7:0] dds_data //dds output data
);
wire [11:0] result; //frequency add result
wire [11:0] address; //phase add result
wire [7:0] sin_data; //sin data output
wire [7:0] square_data; //square data output
wire [7:0] triangular_data; //triangular data output
frequency_tiaozhi u1
(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.k(k),
.result(result[11:0])
);
phase_tiaozhi u2
(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.phase(phase[11:0]),
.result(result[11:0]),
.address(address[11:0])
);
wave_select u3
(
.wave(wave),
.sin_data(sin_data[7:0]),
.square_data(square_data[7:0]),
.triangular_data(triangular_data[7:0]),
.dds_data(dds_data[7:0])
);
loop_up_table_sin u4
(
.clk(clk),
.address(address[11:0]),
.sin_data(sin_data[7:0])
);
look_up_table_square u5
(
.clk(clk),
.address(address[11:0]),
.square_data(square_data[7:0])
);
look_up_table_triangular u6(
.clk(clk),
.address(address[11:0]),
.triangular_data(triangular_data[7:0])
);
endmodule
文件结构如上所示：
dds_top为顶层文件。U4到u6为正弦波，方波，三角波的rom例化模块。
接下来就是测试了：
+ 查看代码
module dds_top_tb;
// Inputs
reg clk;
reg rst_n;
reg [1:0] wave;
reg [11:0] k;
reg [11:0] phase;
// Outputs
wire [7:0] dds_data;
// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
dds_top uut (
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.wave(wave),
.k(k),
.phase(phase),
.dds_data(dds_data)
);
always #1 clk = ~clk;
integer i;
initial begin
// Initialize Inputs
clk = 0;
rst_n = 0;
wave = 0;
i = 0;
k = {$random}%256; //随机产生频率控制字
phase = 0;
// Wait 100 ns for global reset to finish
#100 rst_n = 1;
repeat(300) begin
@(uut.address >3800) //。可以是引用模块内部信号
i = i+1;
if(i==40) begin
k = {$random}%256;
end
if(i==80) begin
k = {$random}%256;
end
if(i==120) begin
k = {$random}%256;
wave = 1;
end
if(i==160) begin
k = {$random}%256;
end
if(i==200) begin
k = {$random}%256;
wave = 2;
end
if(i==250) begin
k = {$random}%256;
end
end
end
endmodule
用modelsim仿真。采用模拟显示波形。
相关推荐
2023年江西萍乡中考道德与法治真题及答案.doc
2012年重庆南川中考生物真题及答案.doc
2013年江西师范大学地理学综合及文艺理论基础考研真题.doc
2020年四川甘孜小升初语文真题及答案I卷.doc
2020年注册岩土工程师专业基础考试真题及答案.doc
2023-2024学年福建省厦门市九年级上学期数学月考试题及答案.doc
2021-2022学年辽宁省沈阳市大东区九年级上学期语文期末试题及答案.doc
2022-2023学年北京东城区初三第一学期物理期末试卷及答案.doc
2018上半年江西教师资格初中地理学科知识与教学能力真题及答案.doc
2012年河北国家公务员申论考试真题及答案-省级.doc
2020-2021学年江苏省扬州市江都区邵樊片九年级上学期数学第一次质量检测试题及答案.doc
2022下半年黑龙江教师资格证中学综合素质真题及答案.doc
