FPGA初级课程第十七讲 任意波形发生器DDS

FPGA初级课程
第十七讲 任意波形发生器DDS

Hi，大家好！我是至芯科技的李老师。
今天讲课的题目是：任意波形发生器DDS。
本节课我先简要地介绍一下任意波形发生器DDS的基本概念，然后结合第十六讲 ROM实际演示一下任意波形发生器DDS逻辑电路的建模与仿真，并通过仿真查看效果。

我们打开至芯科技编写的《至芯科技DDS课件.pdf》文档。

项目描述：
通过本实验的学习，我们要掌握以下几点
        • DDS波形发生器的原理
        • 片内ROM的用法
        • 学会产生各种波形、相位、频率可调的信号发生器
掌握要求：
        学会DDS产生波形的基本原理以及代码实现方法

一、实验原理
        DDS是直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer)的英文缩写。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。
1）什么是波形发生器？
        波形发生器是一种数据信号发生器，在调试硬件时，常常需要加入一些信号，以观察电路工作是否正常。加入的信号有：正弦波、三角波、方波和任意波形等等。

2）什么是相位可调？
        相位(phase)是对于一个波，特定的时刻在它循环周期中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，通常以度 （角度）作为单位，也称作相角。 当信号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360°。那么相位可调也可以简单的理解为：改变初始相位(时间轴上位置)。

3）什么是频率可调？
        频率，是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或ν表示，单位为秒分之一，符号为s-1。频率可调也就是改变单位时间内完成周期性变化的次数。

二、实验任务
         设计一个相位和频率可调的波形（正弦波）发生器。

三、实验步骤
1）系统框架
        我们应该先把完整的波形数据放在rom里面，然后用一个控制器把rom里面的数据读出来，设计架构图如下：

2）波形数据的由来
       我们应用Mif_Maker2010(mif文件生成软件)来生成我们的波形数据。

新建工程文件夹dds。
打开Quartus II软件，打开新工程向导。
新建逻辑模块dds.v。
搭建逻辑框架。
module dds (clk, rst_n, num);

        input clk, rst_n;
       
        output [7:0] num;



endmodule

在用IP核管理器生成ROM的逻辑之前，我们需要先建立数据初始化文件.mif文件。

这里我们要生成正弦波形的.mif文件。
我们使用Guagle_wave_波形Mif文件生成工具Mif_Maker2010.exe文件生成一个256点且分辨率为8位（对应幅值256）的正弦波形.mif文件。
第一步：打开Mif_Maker2010。

第二步：选择你想要的波形（本次实验设定波形为正弦波） 。

第三步：设置全局参数。

全局参数设置对话框。
确认数据长度为256，数据位宽为8，初始相位0度，数据格式为无符号10进制数，采样频率为1000。
点击确定。