FPGA实现的任意波形发生器：基于DDS和时钟模块的研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了基于FPGA的函数信号发生器的设计与实现，特别关注了时钟模块的构建，以实现高精度的信号输出。作者黄振华在控制理论与控制工程专业中，由导师李正明指导，完成了这项研究。" 在现代测试领域，任意波形发生器（AWG）扮演着至关重要的角色，它能够生成各种复杂的波形，适应广泛的应用需求。直接数字频率合成（DDS）技术是实现AWG的核心，自20世纪70年代初提出以来，已经成为数字频率合成的主要方法。DDS通过查表合成波形，能够轻松生成任意波形，而FPGA（现场可编程门阵列）的高集成度、高速度和大容量存储能力使其成为实现DDS的理想平台，可以显著提升函数发生器的性能，降低成本。 在设计过程中，论文作者选择了Altera公司的EP2C35F672C6i FPGA芯片作为主芯片，用于生成波形数据，利用其强大的性能和集成性。同时，采用了三星公司的S3C2440作为控制芯片，负责系统控制。FPGA芯片的设计和与控制芯片的接口设计是项目中的关键挑战，通过使用Altera的Quartus II设计工具和Verilog-HDL语言，实现了硬件编程，成功解决了这一难题。 论文详细阐述了设计的各个部分，包括控制模块、外围硬件和FPGA器件。控制模块负责整个系统的指令和参数设置，外围硬件提供必要的输入输出接口，而FPGA器件则执行实际的波形生成任务。设计的系统能够输出步进为0.01Hz，频率范围从0.01Hz到20MHz的正弦波、三角波、锯齿波和方波，以及0.01Hz到20kHz的任意波形。 通过实验验证，该设计达到了预期的目标，证明了采用软硬件结合的方式，利用FPGA技术实现AWG是一种有效的方法。这种设计不仅提高了信号的精度，还降低了系统的成本，为实际应用提供了灵活且高效的解决方案。 关键词：函数发生器，直接数字频率合成，现场可编程门阵列