写出基于fpga的相关代码,设计制作一个DDS信号发生器, 要求: 输出波形的频率范围为10Hz~10MHz(非正弦波频率按10次谐波计算);能 够用按键(或开关)调节频率, 最低频率步进间隔≤10Hz。 能够用数码管将输出信号的频率显示出来。 扩展输出信号的种类(如方波、 三角波、 锯齿波等),频率范围自行设定。 用FPGA开发板实现设计, 使用内嵌逻辑分析仪输出信号。
时间: 2024-01-22 15:17:28 浏览: 86
基于FPGA的DDS信号发生器设计-论文
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由于这是一项较为复杂的项目,我们只能提供一些基本的思路和参考代码来帮助你开始。
首先,DDS(Direct Digital Synthesis)信号发生器的核心是相位累加器和查找表。相位累加器根据输入的频率和时钟信号计算出当前相位,然后将该相位作为索引在查找表中查找对应的幅值输出。因此,我们需要在FPGA中实现一个相位累加器和一个查找表。
接下来,我们需要考虑如何调节频率。我们可以使用按键或开关来调节频率,最低频率步进间隔应该小于等于10Hz。在FPGA中,我们可以使用GPIO来实现按键或开关的输入,并使用计数器来计算时钟脉冲的数量以实现频率调节。
为了显示输出信号的频率,我们可以使用数码管。数码管可以通过七段显示器驱动器来控制。我们需要编写一个显示控制器来将频率转换为数码管上的数字并将其显示出来。
最后,我们需要扩展输出信号的种类。方波、三角波、锯齿波等可以通过修改查找表中的数值来实现。频率范围可以自行设定。
下面是一些参考代码,仅供参考:
```verilog
module dds(
input clk_50Mhz, // 50MHz时钟信号
input [3:0] sw, // 开关输入
input [1:0] btn, // 按键输入
output reg [6:0] seg, // 数码管输出
output reg [7:0] led // LED输出
);
reg [31:0] phase_accumulator; // 相位累加器
reg [31:0] phase_increment; // 相位增量
reg [31:0] sine_table[0:1023]; // 正弦波查找表
reg [31:0] square_table[0:1023]; // 方波查找表
reg [31:0] triangle_table[0:1023]; // 三角波查找表
reg [31:0] sawtooth_table[0:1023]; // 锯齿波查找表
reg [1:0] waveform; // 输出波形类型(0=正弦波,1=方波,2=三角波,3=锯齿波)
// 时钟计数器
// 每次累加1,当累加到相位增量时输出一个脉冲
always @(posedge clk_50Mhz) begin
phase_accumulator <= phase_accumulator + phase_increment;
if (phase_accumulator >= 32'd4294967296) begin // 2^32
phase_accumulator <= phase_accumulator - 32'd4294967296;
end
end
// 输出波形查找表
always @(*) begin
case (waveform)
2'b00: begin // 正弦波
for (i = 0; i <= 1023; i = i + 1) begin
sine_table[i] = 32'd2147483647 * sin(i * 2 * $pi / 1024); // 2^31 - 1
end
end
2'b01: begin // 方波
for (i = 0; i <= 1023; i = i + 1) begin
if (i < 512) begin
square_table[i] = 32'd2147483647;
end else begin
square_table[i] = -32'd2147483648; // -2^31
end
end
end
2'b10: begin // 三角波
for (i = 0; i <= 1023; i = i + 1) begin
if (i < 512) begin
triangle_table[i] = (i * 2 * 32'd2147483647) / 1024;
end else begin
triangle_table[i] = ((1024 - i) * 2 * -32'd2147483648) / 1024; // -2^31
end
end
end
2'b11: begin // 锯齿波
for (i = 0; i <= 1023; i = i + 1) begin
sawtooth_table[i] = ((i - 512) * 2 * 32'd2147483647) / 1024;
end
end
endcase
end
// 数码管显示控制器
always @(*) begin
case (phase_increment)
32'd0: seg = 7'b1111110; // 0
32'd1: seg = 7'b0110000; // 1
32'd2: seg = 7'b1101101; // 2
32'd3: seg = 7'b1111001; // 3
32'd4: seg = 7'b0110011; // 4
32'd5: seg = 7'b1011011; // 5
32'd6: seg = 7'b1011111; // 6
32'd7: seg = 7'b1110000; // 7
32'd8: seg = 7'b1111111; // 8
32'd9: seg = 7'b1111011; // 9
default: seg = 7'b0000001; // .
endcase
end
// 频率调节
always @(*) begin
case (sw)
4'b0000: phase_increment = 32'd0; // 最低频率
4'b0001: phase_increment = 32'd104857; // ~10Hz
4'b0010: phase_increment = 32'd209715; // ~20Hz
...
4'b1111: phase_increment = 32'd52428800; // ~10MHz
endcase
if (btn[0] == 1) begin
phase_increment = phase_increment + 1;
end
if (btn[1] == 1) begin
phase_increment = phase_increment - 1;
end
end
// 输出信号选择
always @(*) begin
case (sw)
4'b0000: waveform = 2'b00; // 正弦波
4'b0001: waveform = 2'b01; // 方波
4'b0010: waveform = 2'b10; // 三角波
4'b0011: waveform = 2'b11; // 锯齿波
...
endcase
end
// LED输出
always @(posedge clk_50Mhz) begin
led <= led + 1;
end
endmodule
```
需要注意的是,这只是一个简单的参考代码,实现过程中还需要考虑很多细节和问题。如果你对FPGA编程不熟悉,建议先学习一些基础知识再尝试设计制作DDS信号发生器。
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