DE2平台下的正弦信号发生器实验指南

实验一：正弦信号发生器在DE2平台的FPGA与嵌入式技术应用 本实验是《硬件综合实践(A)》的一部分，目标是让学生通过在ALTERA公司的DE2开发板上实现一个简单的正弦信号发生器，了解并掌握使用QUARTUS II开发工具的基本流程，熟悉FPGA（Field-Programmable Gate Array）的设计与嵌入式系统的工作原理。实验主要涉及以下几个关键知识点： 1. **实验背景**：实验基于《基于FPGA的嵌入式系统设计与实践》教材，通过DE2平台，旨在教授学生如何设计、实现和配置一个能生成连续正弦波的硬件模块，结合NIOS II软核处理器，演示数字电路设计和系统集成。 2. **设计原理**： - 正弦信号发生器由四部分构成，包括6位计数器（地址生成器）、LPM_ROM（低功耗可编程只读存储器）模块、数据采集和DAC（数字模拟转换器）。 - 计数器产生周期性的地址信号，周期为64，对应一个完整的正弦波采样点。 - LPM_ROM存储预先生成的64个6位地址对应的8位正弦数据，采用查找表方式实现。 - DAC根据地址信号输出模拟信号，输出频率可通过改变计数器时钟频率调整。 3. **实验步骤**： - **工程创建**：在QUARTUS II中新建项目，设置基本的工程配置。 - **顶层模块设计**：设计顶层模块singt.vhd，包含地址生成器和LPM_ROM模块。 - **ROM定制**：使用MegaWizard插件管理器配置LPM_ROM模块，生成.mif文件，存储数据。 - **编译与综合**：编译代码，确保无语法错误，然后进行逻辑综合。 - **仿真验证**：编辑波形文件，配置仿真参数，进行功能和时序仿真。 - **内部电路观察**：使用SignalTap工具观察内部电路工作状态。 - **管脚分配**：将设计映射到DE2板的实际引脚。 - **下载与配置**：下载设计到DE2板，并配置外部DAC进行信号输出。 - **信号观察与分析**：通过DAC输出的波形评估信号生成的准确性。 - **作业与总结**：完成实验报告，总结学习到的技术和经验。 这个实验不仅锻炼了学生的硬件设计能力，还涉及到了数字信号处理和嵌入式系统的实际应用，有助于理解和提升对FPGA编程及嵌入式系统控制的理解。