基于FPGAd正弦信号发生器的完整代码

时间: 2023-07-26 14:10:31 浏览: 28
以下是基于FPGA的正弦信号发生器的完整代码,使用的是Verilog语言。 ```verilog module sine_generator( input clk, input reset, output reg signed [15:0] sine_out ); reg signed [15:0] sine_table [0:127]; reg [6:0] i; reg [15:0] phase_acc; initial begin for(i = 0; i < 128; i = i + 1) begin sine_table[i] = sin(2 * $pi * i / 128.0) * 32767; // 32767 is the amplitude end end always @(posedge clk) begin if(reset) begin phase_acc <= 0; sine_out <= 0; end else begin phase_acc <= phase_acc + 1638; // 1638 is the phase increment for a 1kHz sine wave with a 50MHz clock sine_out <= sine_table[phase_acc[9:2]]; end end endmodule ``` 该模块使用了一个大小为128的正弦表来生成正弦波形。在每个时钟上升沿时,相位累加器增加一个固定的相位增量,并从正弦表中选择相应的值作为输出。在复位期间,相位累加器和输出都被重置为零。 请注意,这里使用的相位增量和时钟频率是基于1kHz正弦波的假设,并且您可能需要根据您的应用程序进行调整。

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以下是基于 FPGA Verilog HDL 制作 1k 正弦信号发生器的代码: verilog module sin_gen( input clk, input rst, output reg signed [15:0] sin_out ); reg [15:0] addr = 0; reg [15:0] phase = 0; reg [15:0] sin_table [0:1023]; initial begin for (int i = 0; i <= 1023; i = i + 1) begin sin_table[i] = $signed(32767 * sin(2 * 3.1415926 * i / 1024)); end end always @(posedge clk) begin if (rst) begin addr <= 0; phase <= 0; sin_out <= 0; end else begin if (addr == 1023) begin addr <= 0; end else begin addr <= addr + 1; end if (phase == 1000) begin phase <= 0; end else begin phase <= phase + 1; end sin_out <= sin_table[addr]; end end endmodule 该模块包含一个时钟 clk 和一个重置信号 rst,以及一个输出信号 sin_out,该信号为一个有符号的 16 位数,代表正弦波的采样值。 在 initial 块中,我们使用 $signed 函数将正弦函数的值转换为有符号的 16 位数,并将其存储在 sin_table 数组中。该数组包含 $2^{10}=1024$ 个值,每个值代表正弦函数在一个周期内的采样值。 在 always 块中,我们使用 addr 变量来计数,从 sin_table 数组中依次读取每个采样值。我们还使用 phase 变量来计数,以确定何时输出一个采样值。当 phase 的值达到 $1000$ 时,我们将其重置为 $0$,并输出下一个采样值。当 addr 的值达到 $1023$ 时,我们将其重置为 $0$,以重新开始从 sin_table 数组中读取数据。 请注意,此代码中的正弦表是使用 $32767 \times \sin(\frac{2\pi i}{1024})$ 计算的,其中 $i$ 为采样点的索引。此代码假定您的 FPGA 时钟频率为 $100$ MHz,因此输出的正弦波频率为 $1000$ Hz。如果您的 FPGA 时钟频率不同,则需要相应地调整 phase 变量的计数器。
FPGA正弦信号发生器是基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的一种产生正弦波形信号的装置。它的工作原理是通过数字信号处理算法在FPGA芯片上生成连续的正弦波形信号。 首先,FPGA正弦信号发生器需要一个时钟信号作为输入,以确定输出正弦波形的频率。常见的时钟源可以是一个稳定的外部时钟或者其他的时钟模块。 其次,FPGA正弦信号发生器内部会有一个正弦表,该表存储了正弦函数在一个周期内的离散采样点。这些离散采样点将用来生成连续的正弦波形。 然后,通过FPGA内部的数字信号处理算法,根据所需的输出频率和采样率,计算出相应的离散正弦信号数值。 最后,由FPGA输出的数字信号经过数模转换器(DAC)转换为模拟信号,再经过滤波器进行滤波处理,最终得到所需的正弦波形信号。 FPGA正弦信号发生器的优势在于其灵活性和可编程性。通过重新编程FPGA芯片,可以调整和优化算法,以适应不同的应用需求。此外,FPGA正弦信号发生器还可以实现多种波形的生成,如方波、三角波等。不仅如此,通过FPGA扩展外部接口,还可以实现更多的功能,如频率调整、相位调整等。 总之,FPGA正弦信号发生器是一种以FPGA为核心实现的产生正弦波形信号的装置,具有灵活性、可编程性和多功能性的优势,适用于许多应用场景,如通信、测量、音频处理等。
基于STM32的正弦信号发生器设计,可以将其分为硬件设计和软件设计两个部分。 硬件设计: 首先,准备所需的硬件器件和电路连接。其中,需要使用STM32开发板作为主控制器,通过外部DAC芯片将数字信号转换为模拟信号输出。具体的电路连接方式可以参考电路原理图进行设计。 软件设计: 1. 首先,在STM32开发板上搭建开发环境,安装并配置相关的开发软件,如Keil或者STM32CubeIDE等。 2. 在开发软件中创建一个新的工程,并选择适合的STM32型号。 3. 在工程中编写代码,实现正弦信号的产生。可以使用数学库函数或查表法来生成正弦波。 4. 设置定时器,通过定时中断的方式触发DAC输出,以控制信号输出的频率。 5. 将生成的正弦信号经过DAC转换为模拟信号,并通过引脚连接到外部设备或电路。 6. 构建工程并下载到STM32开发板上进行测试。 最后,使用Proteus软件进行仿真验证。在Proteus中,选择合适的STM32模型并添加外部电路连接。然后,加载STM32生成的代码在Proteus中进行仿真。通过观察仿真结果,验证正弦信号发生器的功能和性能。 综上所述,基于STM32的正弦信号发生器设计需要进行硬件和软件的配合。通过编写代码实现正弦信号的产生和控制,以及在Proteus中进行仿真验证,可以确保设计的可靠性和稳定性。此外,可以根据实际需求对信号发生器进行功能扩展和优化,以满足更多应用场景的需求。
以下是基于FPGA的DDS信号发生器的代码示例,可以实现正弦波、方波和三角波的输出: verilog module dds_generator( input clk, //时钟信号 input rst, //重置信号 input [31:0] freq, //频率控制信号 input [1:0] waveform, //波形选择信号 output reg signed [15:0] out //输出信号 ); //内部寄存器 reg [31:0] phase_acc; reg [31:0] phase_inc; //常量定义 parameter WIDTH = 32; parameter PI = 3.14159265358979323846; //计算频率增量 always @ (posedge clk, posedge rst) begin if (rst) begin phase_acc <= 0; phase_inc <= 0; end else begin phase_acc <= phase_acc + phase_inc; phase_inc <= freq * (1 << WIDTH) / 100000000; end end //计算输出信号 always @ (posedge clk, posedge rst) begin if (rst) begin out <= 0; end else begin case (waveform) 2'b00: out <= $signed($sin(phase_acc[WIDTH-1:0] * 2 * PI / (1 << WIDTH)) * (1 << 15)); //正弦波 2'b01: out <= $signed(phase_acc[WIDTH-1]); //方波 2'b10: out <= $signed(phase_acc[WIDTH-1] ? ~(phase_acc[WIDTH-2:0] << 1) : (phase_acc[WIDTH-2:0] << 1)); //三角波 default: out <= 0; endcase end end endmodule 在原有的DDS信号发生器的基础上,增加了一个波形选择信号waveform,用于选择输出的波形类型。当waveform为00时,输出正弦波;当waveform为01时,输出方波;当waveform为10时,输出三角波。输出信号的计算方法也分别进行了修改,以实现不同类型的波形。其中,方波的计算方法为直接取相位累加器的最高位作为输出信号的值;三角波的计算方法为判断相位累加器的最高位,如果为1,输出 ~(phase_acc[WIDTH-2:0] << 1),否则输出(phase_acc[WIDTH-2:0] << 1)。

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