基于fpga制作1k正弦信号发生器代码

时间: 2023-08-07 15:06:40 浏览: 26
好的,下面是一份基于FPGA制作1KHz正弦信号发生器的Verilog代码,供您参考: ```verilog // 1KHz Sinusoidal Wave Generator using FPGA module sin_wave_gen( input clk, output reg signed [15:0] sin_out ); reg [31:0] phase_acc; reg signed [15:0] sin_lut [0:1023]; // Initialize LUT with 1 cycle of sin wave initial begin for (int i = 0; i < 1024; i = i + 1) begin sin_lut[i] = $signed(32767 * sin(2 * $pi * i / 1024)); end end // Generate 1KHz Sin Wave always @(posedge clk) begin phase_acc <= phase_acc + 109; // 1kHz = 109*9.2Hz sin_out <= sin_lut[phase_acc[31:22]]; end endmodule ``` 在这个代码中,我们使用了FPGA上的数字信号处理(DSP)模块来生成一个1KHz的正弦波。我们首先初始化了一个包含1个周期正弦波的查找表(LUT),然后使用一个相位累加器来逐步输出正弦波。在每个时钟上升沿时,相位累加器加上一个增量109(这个值是通过将1KHz转换为FPGA时钟周期计算得出的),并从查找表中读取相应的正弦值作为输出信号。 请注意,这个代码仅供参考,您可以根据您的具体需求进行修改和调整。同时,您也需要将这个模块实例化到您的FPGA主体代码中,并连接输出端口到示波器或放大器以观察正弦波输出。

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以下是基于 FPGA Verilog HDL 制作 1k 正弦信号发生器的代码: verilog module sin_gen( input clk, input rst, output reg signed [15:0] sin_out ); reg [15:0] addr = 0; reg [15:0] phase = 0; reg [15:0] sin_table [0:1023]; initial begin for (int i = 0; i <= 1023; i = i + 1) begin sin_table[i] = $signed(32767 * sin(2 * 3.1415926 * i / 1024)); end end always @(posedge clk) begin if (rst) begin addr <= 0; phase <= 0; sin_out <= 0; end else begin if (addr == 1023) begin addr <= 0; end else begin addr <= addr + 1; end if (phase == 1000) begin phase <= 0; end else begin phase <= phase + 1; end sin_out <= sin_table[addr]; end end endmodule 该模块包含一个时钟 clk 和一个重置信号 rst,以及一个输出信号 sin_out,该信号为一个有符号的 16 位数,代表正弦波的采样值。 在 initial 块中,我们使用 $signed 函数将正弦函数的值转换为有符号的 16 位数,并将其存储在 sin_table 数组中。该数组包含 $2^{10}=1024$ 个值,每个值代表正弦函数在一个周期内的采样值。 在 always 块中,我们使用 addr 变量来计数,从 sin_table 数组中依次读取每个采样值。我们还使用 phase 变量来计数,以确定何时输出一个采样值。当 phase 的值达到 $1000$ 时,我们将其重置为 $0$,并输出下一个采样值。当 addr 的值达到 $1023$ 时,我们将其重置为 $0$,以重新开始从 sin_table 数组中读取数据。 请注意,此代码中的正弦表是使用 $32767 \times \sin(\frac{2\pi i}{1024})$ 计算的,其中 $i$ 为采样点的索引。此代码假定您的 FPGA 时钟频率为 $100$ MHz,因此输出的正弦波频率为 $1000$ Hz。如果您的 FPGA 时钟频率不同,则需要相应地调整 phase 变量的计数器。
FPGA正弦信号发生器是基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的一种产生正弦波形信号的装置。它的工作原理是通过数字信号处理算法在FPGA芯片上生成连续的正弦波形信号。 首先,FPGA正弦信号发生器需要一个时钟信号作为输入,以确定输出正弦波形的频率。常见的时钟源可以是一个稳定的外部时钟或者其他的时钟模块。 其次,FPGA正弦信号发生器内部会有一个正弦表,该表存储了正弦函数在一个周期内的离散采样点。这些离散采样点将用来生成连续的正弦波形。 然后,通过FPGA内部的数字信号处理算法,根据所需的输出频率和采样率,计算出相应的离散正弦信号数值。 最后,由FPGA输出的数字信号经过数模转换器(DAC)转换为模拟信号,再经过滤波器进行滤波处理,最终得到所需的正弦波形信号。 FPGA正弦信号发生器的优势在于其灵活性和可编程性。通过重新编程FPGA芯片,可以调整和优化算法,以适应不同的应用需求。此外,FPGA正弦信号发生器还可以实现多种波形的生成,如方波、三角波等。不仅如此,通过FPGA扩展外部接口,还可以实现更多的功能,如频率调整、相位调整等。 总之,FPGA正弦信号发生器是一种以FPGA为核心实现的产生正弦波形信号的装置,具有灵活性、可编程性和多功能性的优势,适用于许多应用场景,如通信、测量、音频处理等。
以下是基于FPGA的DDS信号发生器的代码示例,可以实现正弦波、方波和三角波的输出: verilog module dds_generator( input clk, //时钟信号 input rst, //重置信号 input [31:0] freq, //频率控制信号 input [1:0] waveform, //波形选择信号 output reg signed [15:0] out //输出信号 ); //内部寄存器 reg [31:0] phase_acc; reg [31:0] phase_inc; //常量定义 parameter WIDTH = 32; parameter PI = 3.14159265358979323846; //计算频率增量 always @ (posedge clk, posedge rst) begin if (rst) begin phase_acc <= 0; phase_inc <= 0; end else begin phase_acc <= phase_acc + phase_inc; phase_inc <= freq * (1 << WIDTH) / 100000000; end end //计算输出信号 always @ (posedge clk, posedge rst) begin if (rst) begin out <= 0; end else begin case (waveform) 2'b00: out <= $signed($sin(phase_acc[WIDTH-1:0] * 2 * PI / (1 << WIDTH)) * (1 << 15)); //正弦波 2'b01: out <= $signed(phase_acc[WIDTH-1]); //方波 2'b10: out <= $signed(phase_acc[WIDTH-1] ? ~(phase_acc[WIDTH-2:0] << 1) : (phase_acc[WIDTH-2:0] << 1)); //三角波 default: out <= 0; endcase end end endmodule 在原有的DDS信号发生器的基础上,增加了一个波形选择信号waveform,用于选择输出的波形类型。当waveform为00时,输出正弦波;当waveform为01时,输出方波;当waveform为10时,输出三角波。输出信号的计算方法也分别进行了修改,以实现不同类型的波形。其中,方波的计算方法为直接取相位累加器的最高位作为输出信号的值;三角波的计算方法为判断相位累加器的最高位,如果为1,输出 ~(phase_acc[WIDTH-2:0] << 1),否则输出(phase_acc[WIDTH-2:0] << 1)。

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