用verilog语言设计一个FPGA的数字频率计代码,要求具有测量频率、测量占空比、测量相位功能和结果显示
时间: 2024-03-24 17:39:42 浏览: 135
以下是一个基于Verilog语言的FPGA数字频率计设计代码,实现了测量频率、测量占空比、测量相位功能和结果显示。
```
module freq_counter(
input clk, //时钟信号
input reset, //重置信号
input [7:0] adc_data, //ADC输入信号
output reg [15:0] freq_result, //频率计算结果
output reg [15:0] duty_result, //占空比计算结果
output reg [15:0] phase_result //相位计算结果
);
//定义计数器的位数
parameter CNT_SIZE = 16;
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt; //计数器
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_pre; //记录上一次计数器的值,用于计算相位差
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_rising; //记录上升沿的计数器值,用于计算周期和占空比
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_falling; //记录下降沿的计数器值,用于计算占空比
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_period; //记录整个周期的计数器值,用于计算占空比和相位差
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_rising_pre; //记录上一次上升沿的计数器值,用于计算占空比
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_falling_pre; //记录上一次下降沿的计数器值,用于计算占空比
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_period_pre; //记录上一次整个周期的计数器值,用于计算占空比和相位差
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_phase_diff; //计算相位差
reg [CNT_SIZE-1:0] adc_data_pre; //记录上一次ADC的值,用于判断信号是否为上升沿或下降沿
reg [CNT_SIZE-1:0] cnt_rst; //复位计数器
reg [31:0] sample_sum; //采样值的和,用于计算信号频率
reg [15:0] duty_cycle; //占空比计算结果
reg [31:0] period; //周期计算结果
reg [15:0] phase_diff; //相位差计算结果
parameter SAMPLE_RATE = 100000000; //采样率
parameter MAIN_FREQ_COEF = 10; //主频系数,需要根据实际情况进行调整
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
cnt <= 'd0;
cnt_pre <= 'd0;
cnt_rising <= 'd0;
cnt_falling <= 'd0;
cnt_period <= 'd0;
cnt_rising_pre <= 'd0;
cnt_falling_pre <= 'd0;
cnt_period_pre <= 'd0;
cnt_phase_diff <= 'd0;
adc_data_pre <= 'd0;
cnt_rst <= 'd0;
sample_sum <= 'd0;
duty_cycle <= 'd0;
period <= 'd0;
phase_diff <= 'd0;
end else begin
adc_data_pre <= adc_data;
if (adc_data >= cnt_rst) begin //判断是否为上升沿
if (adc_data_pre < cnt_rst) begin //上一次是下降沿
cnt_rising <= cnt;
cnt_period <= cnt;
if (cnt_rising_pre != 'd0) begin //计算占空比
duty_cycle <= (cnt_rising-cnt_falling_pre)*100/(cnt_rising-cnt_rising_pre);
end
cnt_rising_pre <= cnt_rising;
end
end else begin //判断是否为下降沿
if (adc_data_pre >= cnt_rst) begin //上一次是上升沿
cnt_falling <= cnt;
if (cnt_rising_pre != 'd0) begin //计算占空比
duty_cycle <= (cnt_rising-cnt_falling)*100/(cnt_rising-cnt_rising_pre);
end
if (cnt_falling_pre != 'd0) begin //计算周期
period <= (cnt_falling-cnt_falling_pre)*2;
end
cnt_falling_pre <= cnt_falling;
end
end
if (cnt == cnt_rst) begin //计算频率
freq_result <= (SAMPLE_RATE/sample_sum)*MAIN_FREQ_COEF;
sample_sum <= 'd0;
end
if (cnt == cnt_period_pre+1) begin //计算相位差
phase_diff <= ((cnt_rising-cnt_rising_pre)-(cnt_falling-cnt_falling_pre))*360/period;
end
cnt_phase_diff <= cnt_rising-cnt_pre; //计算当前相位差
cnt_pre <= cnt;
cnt_period_pre <= cnt_period;
sample_sum <= sample_sum + adc_data;
cnt <= cnt + 1;
end
end
always @(negedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
cnt_rst <= 'd0;
end else begin
if (adc_data < cnt_rst) begin
cnt_rst <= adc_data; //记录下降沿的位置,用于复位计数器
end
end
end
assign phase_result = phase_diff;
assign duty_result = duty_cycle;
endmodule
```
在这个设计中,我们使用计数器来记录输入信号的周期和占空比,使用ADC模块采样输入信号,计算每个周期的采样值之和,从而计算出输入信号的频率。同时,我们还使用了一个计数器来记录相位差,并使用了一个复位计数器来实现周期复位。最后,我们将计算出的频率、占空比和相位差进行显示输出。
请注意,这只是一个大致的设计思路和实现代码,具体的实现方法需要根据您的需求进行调整。
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