基于FPGA的DDS和双闭环PI控制：嵌入式函数发生器设计

本篇硕士学位论文主要探讨了系统软件设计在基于改进重复控制和双闭环PI控制的逆变器中的应用，特别关注了FPGA（现场可编程门阵列）在函数信号发生器设计中的关键角色。作者黄振华，专业为控制理论与控制工程，指导教师为李正明，于2009年撰写。 在第五章“系统软件设计”中，详细描述了软件设计的关键组件，如构建嵌入式Linux操作系统，这是针对嵌入式系统特定硬件环境进行定制的选择，以满足实际应用的需求。Linux操作系统在此扮演着核心角色，负责初始化程序设计，处理命令接收、解释和发送，以及控制系统的模拟通道，同时确保信号参数的校准等任务。设计采用了结构化和模块化的方法，以方便维护和进一步扩展。 嵌入式Linux操作系统部分着重于其在启动阶段的功能，即Bootloader，它在Linux运行之前负责配置硬件和引导内存。文章引用了一个Bootloader运行界面，展示了操作流程，如选择从USB下载文件或通过闪存加载选项。这些步骤对于确保系统的稳定启动至关重要。 文章的核心内容围绕FPGA实现的函数信号发生器，特别是在直接数字频率合成（DDS）技术的应用上。DDS是一种全数字波形合成技术，利用FPGA的高集成度、高速度和大容量存储器能力，可以高效地生成任意波形，从而提升信号发生器的性能并降低成本。作者详细描述了使用Altera公司EP2C35F672C6i芯片作为数据产生核心，以及三星公司的S3C2440作为控制芯片的选择，强调了如何通过 Quartus II 设计工具和Verilog-HDL语言进行硬件编程，以解决FPGA设计和控制接口的难题。 论文最后部分展示了系统测量结果，证实了设计能够产生步进为0.01 Hz，频率范围从0.01 Hz到20 MHz的多种波形，包括正弦波、三角波、锯齿波、方波和任意波，达到了预设的技术指标。这验证了采用FPGA技术结合软硬件设计实现任意波形发生器的可行性，对于现代测试领域具有重要意义。 关键词：系统软件设计、FPGA、函数信号发生器、直接数字频率合成、现场可编程门阵列。