DE2与FPGA实现的DDFS系统设计与应用

"基于DE2和FPGA的DDFS设计 (2009年) - 使用DE2系统和Quartus Ⅱ软件，通过VHDL实现DDFS的关键功能模块，包括波形存储器、嵌入式锁相环和分频器，以及D/A转换器，用于直接数字频率合成技术的FPGA原型系统设计。" 本文介绍了一种基于DE2开发板和FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的直接数字频率合成（Direct Digital Frequency Synthesizer，DDFS）系统的设计。DDFS是一种能够生成连续频率信号的技术，它通过数字处理方法生成所需频率的波形，而非传统的模拟方式。在2009年的这篇论文中，作者方迎联和张静红探讨了如何利用先进的EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）工具和硬件平台来实现这一技术。 设计中，他们使用了Quartus Ⅱ软件，这是一款由Altera公司开发的FPGA设计工具，用于编写和编译VHDL代码。VHDL是一种硬件描述语言，可以用来定义和实现电路逻辑。在这个设计中，VHDL被用来实现DDFS的关键功能模块，例如波形生成器、波形存储器、时钟管理和控制单元。 波形生成是DDFS的核心部分，设计者将任意波形数据存储在定制的波形存储器中，这个存储器通常是一个LPM（Library-Programmable Memory）ROM，可以存储预定义的数字波形样本。为了实现频率的精确调整，设计中采用了嵌入式锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）和分频器。锁相环可以锁定到外部参考时钟，并通过调整分频系数来改变内部时钟频率，从而控制输出信号的频率。 DE2开发板上集成的ADV7123是一个包含D/A转换器的芯片，它能够将存储器中的数字信号转换为模拟波形输出，实现数字信号到模拟信号的转换。这个过程是周期性的，确保了连续的波形输出。 通过仿真和实际测试，该设计验证了其有效性和精度，不仅提供了一个实用的DDFS原型系统，还为进一步的学术研究和EDA实验教学提供了有价值的指导。这种设计方法有助于学生和工程师深入理解数字信号处理和FPGA设计，对于提升实验教学质量和科研水平具有积极意义。 关键词：直接数字频率合成技术（DDFS）、现场可编程门阵列（FPGA）、DE2开发板、嵌入式锁相环、分频器、D/A转换器 分类号：TN402 文献标识码：A 文章编号：1006-4303(2009)04-0429-04