正弦信号发生器VHDL代码

正弦信号发生器在VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）中通常是通过模拟数字转换器（ADC）配合数字逻辑电路实现的。下面是一个简单的VHDL模块示例，它使用计数器和一组预设的系数来生成基本的方波，然后通过积分（滤波）将其转换成近似的正弦波：

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity sine_generator is
    Port ( clk : in STD_LOGIC;
           out : out REAL);
end sine_generator;

architecture Behavioral of sine_generator is
    type freq_reg is range 0 to 255;   -- 频率范围
    constant FREQ : freq_reg := 1000;   -- 设定频率

    signal counter : freq_reg;
    signal duty_cycle : real := 0.5;  -- 50% duty cycle for square wave

    signal sin_value : signed(15 downto 0); -- 使用16位寄存器存储近似正弦值

begin
    process(clk)
        variable phase : integer range 0 to 36000; -- 10kHz信号，360度周期
    begin
        if rising_edge(clk) then
            phase := phase + FREQ;                -- 更新相位
            counter <= counter + 1;               -- 增加计数器
            if counter = 2**freq_reg'image(FREQ) then -- 达到最大计数值时重置
                counter <= 0;
            end if;
            
            -- 根据计数器和duty_cycle计算脉冲宽度
            if counter mod 2**freq_reg'image(duty_cycle*FREQ) = 0 then
                sin_value <= unsigned(phase / (2 * pi)) * 2**15; -- 计算并映射到寄存器
            else
                sin_value <= (others => 'Z'); -- 不导通时保持无效值
            end if;
        end if;
        
        out <= sin_value / (2**15 - 1); -- 将值映射到模拟输出范围
    end process;
end Behavioral;

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