fpga pwm dac转换

### FPGA 中 PWM 到 DAC 的转换实现

在 FPGA 设计中，PWM (脉宽调制) 转换成模拟信号通常通过 DAC (数模转换器) 来完成。具体方法是在 FPGA 内部生成占空比可变的方波信号，并将其馈送到外部或内部集成的低通滤波器来平滑输出电压。

为了实现这一过程，在 FPGA 上可以采用如下方式：

定义一个时钟分频器用于控制 PWM 频率，这决定了输出波形的质量和响应速度[^1]。对于大多数应用而言，选择合适的频率至关重要；过高的频率可能导致不必要的资源消耗，而过低则会影响输出精度。

接下来创建一个比较器模块，该模块接收来自其他部分设定的目标值以及当前周期内的计数值作为输入参数。当计数值小于目标值时输出高电平，反之亦然。这样就形成了具有特定占空比特性的矩形波形。

最后一步是连接至实际硬件接口前加入数字低通滤波处理阶段，此操作能够有效去除高频成分并保留直流分量从而得到较为理想的连续变化电压水平。值得注意的是这里提到的最后一项变换即为一种数字低通滤波形式。

module pwm_to_dac(
    input wire clk,
    input wire rst_n,
    input wire [7:0] duty_cycle, // 占空比设置范围 0~255
    output reg dac_out
);
    
    localparam CLK_DIV = 8'd1; // 可配置的时钟分频系数
    
    reg [7:0] counter;
    always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if (!rst_n)
            counter <= 8'b0;
        else if (counter == 255)
            counter <= 8'b0;
        else 
            counter <= counter + 1;
            
        dac_out <= (counter < duty_cycle); // 当计数值小于给定占空比时输出高电平
    end
endmodule

上述代码展示了如何利用 Verilog 实现基本功能框图中的逻辑运算单元。其中 `duty_cycle` 参数用来调整最终输出信号的有效时间比例，进而影响所产生的平均电压大小。