FPGA十大应用领域之数字信号处理4

基于FPGA和虚拟仪器的DDS信号发生器设计
2．1 虚拟仪器上位机面板开发
通过图形化的虚拟仪器开发工具LabVIEW完成上位机的设计，主要功能有波形预览、参数设置、数据传送及数据保存。

图2为虚拟仪器上位机主面板，通过串口设置窗口选择通信端口，采用cluster捆绑各操作类型并通过case结构判断所选操作，选择常规波形、公式波形及手绘波形会分别弹出对应的编辑窗口显示波形数据。如图3和图4所示，为选择常规波形和手绘波形弹出的波形参数设置对话框，设置完相应的波形后，单击done按钮确认。设置完波形后，可以点击保存波形数据，把绘制好的波形以二进制文本形式进行保存。
2．2 FPGA下位机开发
下位机主要完成DDS数字合成器的功能，采用Ahera公司的EP1C3T144C8芯片，它具有104个可供用户自行配置的I／O端口，使用VHDL语言在QuartusⅡ开发工具中实现。
其中：
1)ADDER32B作为32位数据加法器，提供可控步进的频率值；
2)REG32B作为32位移位寄存器，与ADDER32B一起组成累加器，将接收到的32位数据反馈到ADDER32B完成以外部端口F为键控频率字(即上文提到的)的步进；
3)ROM作为读取存储器波形数据，根据步进地址读取存储器中的10位长度的波形数据，送入DA转换器。

3 DDS信号发生器结果分析
图6为仿真波形，可以看到，对于不同的频率控制字F给出的不同值，对应每一个时钟输出的采样点的步幅变化不同。图7为采用Quartus Ⅱ自带的测试工具SignalTapⅡ(嵌入式逻辑分析仪)对设计结果进行分析，如图7所示为F键控频率字设为16H时生成的正弦信号。图8是在示波器上观察的由DAC产生经低通滤波器处理后的真实波形。
f.jpg
g.jpg


4 结束语
文中采用LabVIEW虚拟仪器技术结合FPGA技术实现的DDS信号发生器，通过利用计算机的强大功能，把传统仪器的设计、编辑都放到计算机上完成，并通过通讯接口传输数据，实现不同波形的输出。通过对系统仿真和实际测试，结果表明该DDS信号发生器不仅能产生理想的输出信号，还具有集成度高。稳定性好和扩展性强等优点。

FPGA十大应用领域之数字信号处理4