fpga f17c8 使用verliog语言完成测量正弦波频率，给出详细步骤和注释

下面是使用Verilog语言在FPGA F17C8上完成测量正弦波频率的详细步骤和注释。

1. 设计顶层模块

首先，我们需要设计一个顶层模块，该模块将连接时钟、正弦波信号和频率计算模块，并输出测量得到的正弦波频率。

module top(
    input clk,
    input sin,
    output reg [31:0] freq
);

reg [31:0] cnt;
wire clk_1hz;

// 实例化频率计算模块
freq_calculator fc(.clk(clk_1hz), .reset(cnt == 0), .freq(freq));

// 时钟分频器，将1MHz时钟分频为1Hz时钟
always @(posedge clk) begin
    if (cnt == 1000000 / 2 - 1) begin
        cnt <= 0;
        clk_1hz <= ~clk_1hz;
    end else begin
        cnt <= cnt + 1;
    end
end

// 正弦波信号输入
assign sin_input = sin;

endmodule

在顶层模块中，我们需要实例化一个频率计算模块，并将1MHz时钟分频为1Hz时钟。同时，我们还需要将正弦波信号输入到实现频率计算的模块中。

2. 实现频率计算模块

接下来，我们需要实现一个频率计算模块，该模块将输入1Hz时钟和重置信号，输出测量得到的正弦波频率。

module freq_calculator(
    input clk,
    input reset,
    output reg [31:0] freq
);

reg [31:0] period_start;
reg [31:0] period_end;
reg [31:0] period_cnt;
reg [1:0] state;

parameter IDLE = 2'b00;
parameter MEASURE = 2'b01;
parameter OUTPUT = 2'b10;

// 状态机，实现频率计算
always @(posedge clk or posedge reset) begin
    if (reset) begin
        state <= IDLE;
        period_start <= 0;
        period_end <= 0;
        period_cnt <= 0;
        freq <= 0;
    end else begin
        case (state)
            IDLE: begin
                if (sin_input) begin
                    period_start <= period_cnt;
                    period_cnt <= 0;
                    state <= MEASURE;
                end
            end
            MEASURE: begin
                if (sin_input) begin
                    period_cnt <= period_cnt + 1;
                end else begin
                    period_end <= period_cnt;
                    state <= OUTPUT;
                end
            end
            OUTPUT: begin
                freq <= $div(1000000, period_end - period_start);
                state <= IDLE;
            end
        endcase
    end
end

endmodule

在频率计算模块中，我们使用了一个状态机来实现频率的测量。当检测到正弦波信号的上升沿时，我们记录下此时的计数器值，并将状态转移到MEASURE状态。在MEASURE状态中，我们继续计数直到检测到正弦波信号的下降沿，此时记录下计数器值，并将状态转移到OUTPUT状态。在OUTPUT状态中，我们使用记录的两个计数器值来计算正弦波的周期，并根据公式freq = 1 / T计算出正弦波的频率。最后，我们将频率输出并将状态转移到IDLE状态，等待下一次测量。

3. 测试

编写完Verilog代码后，我们需要将代码综合并下载到FPGA上进行测试。为了测试正弦波频率测量模块，我们可以将一个已知频率的正弦波信号输入到FPGA板子上，并观察测量结果与实际频率是否相符。

下面是一个简单的测试代码：

module testbench;

reg clk;
reg sin;

wire [31:0] freq;

top dut(
    .clk(clk),
    .sin(sin),
    .freq(freq)
);

// 时钟和正弦波信号生成
initial begin
    clk <= 0;
    sin <= 0;

    repeat (1000000) begin
        #1 clk <= ~clk;
    end

    repeat (1000) begin
        #10 sin <= ~sin;
    end
end

// 测试
initial begin
    $monitor("freq = %d", freq);
end

endmodule

在测试代码中，我们生成1MHz的时钟信号和1kHz的正弦波信号，并将其输入到FPGA板子上。在测试代码中，我们使用了$monitor函数来打印测量得到的频率值。

综上，我们可以在FPGA F17C8上使用Verilog语言实现测量正弦波频率的功能。