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2.13 信(xìn)号(hào)發(fà)生(shēng)器和(hé)DA轉(zhuǎn)換

發(fà)布(bù)时(shí)間(jiān):2021-08-22   作者(zhě):admin 浏覽量(liàng):

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1、本(běn)文(wén)檔講述FPGA産生(shēng)正(zhèng)弦波(bō)數據(jù),通(tòng)过(guò)DA轉(zhuǎn)換,然後(hòu)傳到(dào)示波(bō)器進(jìn)行观察
2、801開(kāi)發(fà)板使用(yòng)


1項目背景

1.1信(xìn)号(hào)發(fà)生(shēng)器 

        信(xìn)号(hào)發(fà)生(shēng)器又稱信(xìn)号(hào)源或(huò)振蕩器,是(shì)一(yī)種(zhǒng)能(néng)提(tí)供各(gè)種(zhǒng)頻率、波(bō)形和(hé)輸出(chū)電(diàn)平電(diàn)信(xìn)号(hào)的(de)設備,在(zài)测量(liàng)各(gè)種(zhǒng)電(diàn)信(xìn)系(xì)統或(huò)電(diàn)信(xìn)設備的(de)振幅特(tè)性(xìng)、頻率特(tè)性(xìng)、傳輸特(tè)性(xìng)及(jí)其它(tā)電(diàn)參數时(shí),以(yǐ)及(jí)测量(liàng)元(yuán)器件(jiàn)的(de)特(tè)性(xìng)與(yǔ)參數时(shí),用(yòng)作测試的(de)信(xìn)号(hào)源或(huò)激勵源,在(zài)生(shēng)産实踐和(hé)科技領域中(zhōng)有(yǒu)着廣泛的(de)應(yìng)用(yòng)。 直(zhí)接數字(zì)式頻率合成(chéng)器(DDS)是(shì)将先(xiān)進(jìn)的(de)數字(zì)处理理論與(yǔ)方(fāng)法引入(rù)頻率合成(chéng)的(de)一(yī)項新技術(shù),它(tā)把一(yī)系(xì)列數字(zì)量(liàng)形式的(de)信(xìn)号(hào)通(tòng)过(guò)數/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成(chéng)模拟量(liàng)形式的(de)信(xìn)号(hào)。 图(tú)483


上(shàng)图(tú)是(shì)一(yī)个(gè)典型的(de)DDS工程。DDS一(yī)般可(kě)分(fēn)为(wèi)相位累加器、信(xìn)号(hào)轉(zhuǎn)換器和(hé)DAC。

DDS的(de)輸入(rù)是(shì)頻率控制字(zì),它(tā)用(yòng)来(lái)控制相位累加器每次(cì)增加的(de)相位值,相當于(yú)一(yī)个(gè)步進(jìn)值。

相位累加器:每来(lái)一(yī)个(gè)时(shí)鐘(zhōng)脈沖,就(jiù)会(huì)在(zài)原来(lái)相位值的(de)基礎上(shàng),加上(shàng)頻率控制字(zì)的(de)值,得到(dào)最(zuì)新的(de)相位值,将相位值将輸出(chū)給(gěi)信(xìn)号(hào)轉(zhuǎn)換器。

信(xìn)号(hào)轉(zhuǎn)換器:一(yī)般轉(zhuǎn)換器內(nèi)部(bù)有(yǒu)一(yī)片(piàn)ROM,事(shì)先(xiān)保存了(le)要(yào)産生(shēng)波(bō)形的(de)幅度(dù)值。根(gēn)據(jù)輸入(rù)的(de)的(de)相位值,就(jiù)能(néng)輸出(chū)該相位值所(suǒ)对(duì)應(yìng)的(de)信(xìn)号(hào)幅度(dù)值。例如(rú)将一(yī)个(gè)完整周期(qī)的(de)正(zhèng)弦波(bō)等距離分(fēn)成(chéng)128份,并保存到(dào)轉(zhuǎn)換器的(de)ROM當中(zhōng)。當相位值为(wèi)0时(shí),就(jiù)輸出(chū)相位为(wèi)0所(suǒ)應(yìng)对(duì)的(de)幅度(dù)值;當相位为(wèi)100时(shí),就(jiù)輸出(chū)相位为(wèi)100所(suǒ)对(duì)應(yìng)的(de)幅度(dù)值。

具體(tǐ)的(de)工作过(guò)程是(shì)由(yóu)N位相位累加器、N位加法器和(hé)N位累加寄存器組成(chéng)。每来(lái)一(yī)个(gè)时(shí)鐘(zhōng)脈沖,N位加法器将頻率控制字(zì)K與(yǔ)N位累加寄存器輸出(chū)的(de)累加相位數據(jù)相加,并把相加後(hòu)的(de)結果(guǒ)送至(zhì)累加寄存器的(de)輸入(rù)端。累加寄存器一(yī)方(fāng)面(miàn)将上(shàng)一(yī)时(shí)鐘(zhōng)周期(qī)作用(yòng)後(hòu)所(suǒ)産生(shēng)的(de)新的(de)相位數據(jù)反(fǎn)饋到(dào)加法器的(de)輸入(rù)端,使加法器在(zài)下(xià)一(yī)时(shí)鐘(zhōng)的(de)作用(yòng)下(xià)繼續與(yǔ)頻率控制字(zì)K相加;另(lìng)一(yī)方(fāng)面(miàn)将这(zhè)个(gè)值作为(wèi)取(qǔ)樣(yàng)地(dì)址送入(rù)幅度(dù)/相位轉(zhuǎn)換電(diàn)路(lù),幅度(dù)/相位轉(zhuǎn)換電(diàn)路(lù)根(gēn)據(jù)这(zhè)个(gè)地(dì)址輸出(chū)相應(yìng)的(de)波(bō)形數據(jù)。最(zuì)後(hòu)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器和(hé) LPF将波(bō)形數據(jù)轉(zhuǎn)換成(chéng)所(suǒ)需要(yào)的(de)模拟波(bō)形。


1.2DA轉(zhuǎn)換

明(míng)德揚教学板板载双(shuāng)通(tòng)道(dào)、125MHz轉(zhuǎn)換速率、8bi的(de)高(gāo)速DA芯片(piàn),滿足常用(yòng)信(xìn)号(hào)發(fà)生(shēng)器、濾波(bō)信(xìn)号(hào)輸出(chū)等需求。实際位置如(rú)下(xià)所(suǒ)示:

图(tú)484

芯片(piàn)型号(hào)是(shì)AD9709,AD9709是(shì)一(yī)款双(shuāng)端口(kǒu)、高(gāo)速、双(shuāng)通(tòng)道(dào)、8位CMOS DAC,其中(zhōng)集成(chéng)两(liǎng)个(gè)高(gāo)品質(zhì)8位TxDAC+®內(nèi)核、一(yī)个(gè)基準電(diàn)壓源和(hé)數字(zì)接口(kǒu)電(diàn)路(lù),采用(yòng)48引脚小型LQFP封(fēng)裝(zhuāng)。它(tā)提(tí)供出(chū)色(sè)的(de)交流和(hé)直(zhí)流性(xìng)能(néng),同(tóng)时(shí)支持(chí)最(zuì)高(gāo)125 MSPS的(de)更(gèng)新速率。

图(tú)485

图(tú)486

與(yǔ)FPGA相連(lián)的(de)信(xìn)号(hào)有(yǒu):DA_CLKA、DA_CLKB、DAC_DB7~0、DAC_DA7~0,DAC_MODE、DAC_SLEEP、DA_WRA和(hé)DA_WRB。

AD9709管(guǎn)脚

原理图(tú)信(xìn)号(hào)

FPGA管(guǎn)脚

作用(yòng)

MODE

DAC_MODE

Y4

AD9709的(de)工作模式。當为(wèi)高(gāo)電(diàn)平时(shí),表(biǎo)示双(shuāng)通(tòng)道(dào)模式,此(cǐ)时(shí)通(tòng)过(guò)DA、DB两(liǎng)組信(xìn)号(hào)分(fēn)别独立控制两(liǎng)个(gè)通(tòng)道(dào)。

當为(wèi)低電(diàn)平时(shí),表(biǎo)示使用(yòng)交織模式,此(cǐ)时(shí)僅使用(yòng)一(yī)組信(xìn)号(hào)来(lái)控制两(liǎng)个(gè)通(tòng)道(dào)。

本(běn)案(àn)例使用(yòng)双(shuāng)通(tòng)道(dào)模式,也(yě)就(jiù)是(shì)固定(dìng)为(wèi)高(gāo)電(diàn)平。

SLEEP

DAC_SLEEP

H2

睡眠模式。

當高(gāo)電(diàn)平时(shí),AD9709進(jìn)入(rù)睡眠模式,此(cǐ)时(shí)不(bù)工作。

當低電(diàn)平时(shí),AD9709是(shì)正(zhèng)常工作模式。

本(běn)案(àn)例使用(yòng)正(zhèng)常工作模式,固定(dìng)为(wèi)低電(diàn)平。

CLK1

DA_CLKA

R2

控制通(tòng)道(dào)A的(de)工作时(shí)鐘(zhōng)。

WRT1

DA_WRA

U1

通(tòng)道(dào)A的(de)写使能(néng)信(xìn)号(hào)

DB7P1

DAC_DA7

AA1

通(tòng)道(dào)A的(de)写數據(jù)信(xìn)号(hào),用(yòng)于(yú)控制通(tòng)道(dào)A的(de)輸出(chū)電(diàn)壓。

DB6P1

DAC_DA6

Y2

DB5P1

DAC_DA5

Y1

DB4P1

DAC_DA4

W2

DB3P1

DAC_DA3

W1

DB2P1

DAC_DA2

V2

DB1P1

DAC_DA1

V1

DB0P1

DAC_DA0

U2

CLK2

DA_CLKB

R1

控制通(tòng)道(dào)B的(de)工作时(shí)鐘(zhōng)

WRT2

DA_WRB

P2

通(tòng)道(dào)B的(de)写使能(néng)信(xìn)号(hào)

DB7P2

DAC_DB7

P1

通(tòng)道(dào)B的(de)写數據(jù)信(xìn)号(hào),用(yòng)于(yú)控制通(tòng)道(dào)B的(de)輸出(chū)電(diàn)壓。

DB6P2

DAC_DB6

N2

DB5P2

DAC_DB5

N1

DB4P2

DAC_DB4

M2

DB3P2

DAC_DB3

M1

DB2P2

DAC_DB2

J1

DB1P2

DAC_DB1

J2

DB0P2

DAC_DB0

H1


1.3AD9709的(de)时(shí)序

AD9709的(de)控制时(shí)序如(rú)下(xià)图(tú)。

图(tú)487

在(zài)双(shuāng)通(tòng)道(dào)模式中(zhōng),通(tòng)道(dào)A和(hé)通(tòng)道(dào)B就(jiù)如(rú)两(liǎng)个(gè)独立的(de)DA芯片(piàn)。其中(zhōng)DA_CLKA、DAC_DA7~0、DAC_WR_A用(yòng)于(yú)控制通(tòng)道(dào)A,DA_CLKB、DA_DB7~0、DA_WRB用(yòng)于(yú)控制通(tòng)道(dào)B。

以(yǐ)控制通(tòng)道(dào)A为(wèi)例,时(shí)序图(tú)要(yào)求,要(yào)先(xiān)将數據(jù)輸出(chū)到(dào)DAC_DA7~0,然後(hòu)經(jīng)过(guò)ts时(shí)間(jiān)後(hòu),将DAC_WRA和(hé)DA_CLKA變(biàn)高(gāo),此(cǐ)时(shí)DAC就(jiù)将數據(jù)鎖住,經(jīng)过(guò)一(yī)段(duàn)时(shí)間(jiān)後(hòu),就(jiù)会(huì)輸出(chū)數據(jù)所(suǒ)对(duì)應(yìng)的(de)電(diàn)流,經(jīng)过(guò)電(diàn)路(lù)轉(zhuǎn)換後(hòu)就(jiù)變(biàn)成(chéng)对(duì)應(yìng)電(diàn)壓了(le)。

时(shí)序图(tú)中(zhōng)要(yào)注意(yì)幾(jǐ)點(diǎn)(數據(jù)手(shǒu)册有(yǒu)詳细(xì)说(shuō)明(míng))

1. DA_CLKA并且超前(qián)于(yú)或(huò)者(zhě)同(tóng)时(shí)與(yǔ)DA_WRA由(yóu)0變(biàn)1。

2.图(tú)中(zhōng)tS(DAC_WRA上(shàng)升(shēng)沿前(qián)數據(jù)保持(chí)不(bù)變(biàn)的(de)时(shí)間(jiān))、tH(DAC_WRA上(shàng)升(shēng)沿後(hòu)數據(jù)保值不(bù)變(biàn)的(de)时(shí)間(jiān))、tLPW(DAC_WRA的(de)高(gāo)電(diàn)平时(shí)間(jiān))、tCPW(DAC_CLKA的(de)高(gāo)電(diàn)平时(shí)間(jiān))等參數,查詢數據(jù)手(shǒu)册,可(kě)以(yǐ)得到(dào)如(rú)下(xià)參數表(biǎo)。從表(biǎo)中(zhōng)可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào)tS的(de)时(shí)間(jiān)至(zhì)少(shǎo)是(shì)2ns;tH时(shí)間(jiān)至(zhì)少(shǎo)是(shì)1.5ns;tLPW、tCPW时(shí)間(jiān)至(zhì)少(shǎo)是(shì)3.5ns。图(tú)中(zhōng)規定(dìng)了(le)至(zhì)少(shǎo),只(zhī)要(yào)大于(yú)要(yào)求都是(shì)可(kě)以(yǐ)的(de)。

图(tú)488

通(tòng)道(dào)B的(de)时(shí)序要(yào)求和(hé)通(tòng)道(dào)A是(shì)相同(tóng)的(de),僅是(shì)控制信(xìn)号(hào)不(bù)同(tóng)。

明(míng)德揚教学板的(de)AD9709的(de)两(liǎng)个(gè)通(tòng)道(dào),均支持(chí)0.48~2.2V的(de)電(diàn)壓輸出(chū),这(zhè)个(gè)輸出(chū)電(diàn)壓與(yǔ)輸入(rù)數據(jù)的(de)關(guān)系(xì),可(kě)用(yòng)下(xià)面(miàn)的(de)公式表(biǎo)示:

通(tòng)道(dào)A的(de)輸出(chū)電(diàn)壓= -1.72 * (DAC_DA /255) + 2.2 V

通(tòng)道(dào)B的(de)輸出(chū)電(diàn)壓= -1.72 * (DAC_DB/255) + 2.2 V

DAC_DA/B

輸出(chū)電(diàn)壓V

DAC_DA/B

輸出(chū)電(diàn)壓V

0

2.2

64


8


128


16


192


32


255

0.48

由(yóu)公式可(kě)見(jiàn),輸出(chū)電(diàn)壓與(yǔ)DAC_DA/B的(de)值是(shì)成(chéng)線(xiàn)性(xìng)反(fǎn)比例關(guān)系(xì),最(zuì)低電(diàn)壓为(wèi)0.48V,最(zuì)高(gāo)为(wèi)2.2V。需要(yào)指出(chū)的(de)是(shì),由(yóu)于(yú)電(diàn)路(lù)原理图(tú)的(de)原因(yīn)才導致(zhì)電(diàn)壓在(zài)此(cǐ)範圍,不(bù)同(tóng)電(diàn)路(lù)实現(xiàn)是(shì)不(bù)相同(tóng)的(de)。


2設計(jì)目标(biāo)

本(běn)次(cì)案(àn)例将使用(yòng)到(dào)采樣(yàng)率大于(yú)100M的(de)示波(bō)器。将示波(bō)器和(hé)教学板上(shàng)的(de)通(tòng)道(dào)1連(lián)接,如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。

图(tú)489

本(běn)案(àn)例是(shì)要(yào)讓DA輸出(chū)不(bù)同(tóng)頻率的(de)正(zhèng)弦波(bō)。共(gòng)輸出(chū)方(fāng)式如(rú)下(xià):

1.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)6.25MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)16个(gè)采樣(yàng)點(diǎn);

2.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)3.125MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)32个(gè)采樣(yàng)點(diǎn);

3.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)1.5625MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)128个(gè)采樣(yàng)點(diǎn);

4.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)781250Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)128个(gè)采樣(yàng)點(diǎn);

5.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)390625Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)128个(gè)采樣(yàng)點(diǎn);

6.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)195312.5Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)128个(gè)采樣(yàng)點(diǎn)。

重(zhòng)複以(yǐ)上(shàng)的(de)1~7的(de)步驟。

正(zhèng)弦波(bō)的(de)最(zuì)高(gāo)電(diàn)壓是(shì)2.2V,最(zuì)低電(diàn)壓是(shì)0.48V。

示波(bō)器的(de)顯示結果(guǒ)如(rú)下(xià)图(tú)

图(tú)490

上(shàng)图(tú)是(shì)整體(tǐ)效果(guǒ)图(tú),每種(zhǒng)頻率的(de)正(zhèng)弦波(bō)連(lián)續出(chū)現(xiàn)2次(cì),并且正(zhèng)弦波(bō)的(de)周期(qī)越来(lái)越大。

下(xià)图(tú)是(shì)捕捉到(dào)的(de),頻率为(wèi)6.25MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),最(zuì)高(gāo)電(diàn)壓是(shì)2.2V,最(zuì)低電(diàn)壓是(shì)0.48V。

下(xià)图(tú)是(shì)捕捉到(dào)的(de),頻率为(wèi)3.125MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),最(zuì)高(gāo)電(diàn)壓是(shì)2.2V,最(zuì)低電(diàn)壓是(shì)0.48V。

下(xià)图(tú)是(shì)捕捉到(dào)的(de),頻率为(wèi)1.5625MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),最(zuì)高(gāo)電(diàn)壓是(shì)2.2V,最(zuì)低電(diàn)壓是(shì)0.48V。

下(xià)图(tú)是(shì)捕捉到(dào)的(de),頻率为(wèi)390625Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),最(zuì)高(gāo)電(diàn)壓是(shì)2.2V,最(zuì)低電(diàn)壓是(shì)0.48V。

下(xià)图(tú)是(shì)捕捉到(dào)的(de),頻率为(wèi)195312.5Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),最(zuì)高(gāo)電(diàn)壓是(shì)2.2V,最(zuì)低電(diàn)壓是(shì)0.48V。


3設計(jì)实現(xiàn)

3.1頂层接口(kǒu)

新建目录(lù):D:mdy_bookdds_da。在(zài)該目录(lù)中(zhōng),新建一(yī)个(gè)名为(wèi)dds_da.v的(de)文(wén)件(jiàn),并用(yòng)GVIM打(dǎ)開(kāi),開(kāi)始編写代(dài)碼。

我(wǒ)们(men)要(yào)实現(xiàn)的(de)功能(néng),概括起来(lái)就(jiù)是(shì)FPGA産生(shēng)控制AD9709,讓其中(zhōng)的(de)通(tòng)道(dào)A産生(shēng)正(zhèng)弦波(bō)所(suǒ)对(duì)應(yìng)的(de)電(diàn)壓。为(wèi)了(le)控制AD9709的(de)通(tòng)道(dào)A,就(jiù)需要(yào)控制AD9709的(de)MODE、SLEEP、CLK1、WRT1、DB7~0P1管(guǎn)脚。根(gēn)據(jù)設計(jì)目标(biāo)的(de)要(yào)求,整个(gè)工程需要(yào)以(yǐ)下(xià)信(xìn)号(hào):

1.使用(yòng)clk連(lián)接到(dào)晶振,表(biǎo)示50M时(shí)鐘(zhōng)的(de)輸入(rù)。

2.使用(yòng)rst_n連(lián)接到(dào)按鍵,表(biǎo)示複位信(xìn)号(hào)。

3.使用(yòng)dac_mode信(xìn)号(hào)連(lián)接到(dào)AD9709的(de)MODE管(guǎn)脚,用(yòng)来(lái)控制其工作模式。

4.使用(yòng)dac_sleep信(xìn)号(hào)連(lián)接到(dào)AD9709的(de)SLEEP管(guǎn)脚,用(yòng)来(lái)控制其睡眠模式。

5.使用(yòng)dac_clka信(xìn)号(hào)連(lián)接到(dào)AD9709的(de)CLK1管(guǎn)脚,用(yòng)来(lái)控制通(tòng)道(dào)A的(de)时(shí)鐘(zhōng)。

6.使用(yòng)dac_wra信(xìn)号(hào)連(lián)接到(dào)AD9709的(de)WRT1管(guǎn)脚,用(yòng)来(lái)控制通(tòng)道(dào)A的(de)写使能(néng)。

7.使用(yòng)8位信(xìn)号(hào)dac_da連(lián)接到(dào)AD9709的(de)DB7~0P1管(guǎn)脚,用(yòng)来(lái)控制通(tòng)道(dào)A的(de)写數據(jù)。

綜上(shàng)所(suǒ)述,我(wǒ)们(men)这(zhè)个(gè)工程需要(yào)7个(gè)信(xìn)号(hào),时(shí)鐘(zhōng)clk,複位rst_n,dac_mode、dac_sleep、dac_clka、dac_wra和(hé)dac_da,其中(zhōng)dac_da是(shì)8位信(xìn)号(hào),其他(tā)都是(shì)1位信(xìn)号(hào)。下(xià)面(miàn)表(biǎo)格表(biǎo)示了(le)硬(yìng)件(jiàn)電(diàn)路(lù)图(tú)的(de)連(lián)接關(guān)系(xì)。

器件(jiàn)

AD9709管(guǎn)脚

原理图(tú)信(xìn)号(hào)

FPGA管(guǎn)脚

FPGA工程信(xìn)号(hào)

U8

MODE

DAC_MODE

Y4

dac_mode

SLEEP

DAC_SLEEP

H2

dac_sleep

CLK1

DA_CLKA

R2

dac_clka

WRT1

DA_WRA

U1

dac_wra

DB7P1

DAC_DA7

AA1

dac_da[7]

DB6P1

DAC_DA6

Y2

dac_da[6]

DB5P1

DAC_DA5

Y1

dac_da[5]

DB4P1

DAC_DA4

W2

dac_da[4]

DB3P1

DAC_DA3

W1

dac_da[3]

DB2P1

DAC_DA2

V2

dac_da[2]

DB1P1

DAC_DA1

V1

dac_da[1]

DB0P1

DAC_DA0

U2

dac_da[0]

CLK2

DA_CLKB

R1


WRT2

DA_WRB

P2


DB7P2

DAC_DB7

P1


DB6P2

DAC_DB6

N2


DB5P2

DAC_DB5

N1


DB4P2

DAC_DB4

M2


DB3P2

DAC_DB3

M1


DB2P2

DAC_DB2

J1


DB1P2

DAC_DB1

J2


DB0P2

DAC_DB0

H1


X1


SYS_CLK

G1

clk

K1


SYS_RST

AB12

rst_n

将module的(de)名稱定(dìng)義为(wèi)dds_da,代(dài)碼如(rú)下(xià):

1

2

3

4

5

6

7

8

9

moduledds_da(

clk       ,

rst_n     ,

dac_mode ,

dac_clka  ,

dac_da   ,

dac_wra  ,

dac_sleep

);

其中(zhōng)clk、rst_n是(shì)1位的(de)輸入(rù)信(xìn)号(hào),dac_da是(shì)8位的(de)輸出(chū)信(xìn)号(hào),dac_mode,dac_clka,dac_wra,dac_sleep是(shì)一(yī)位輸出(chū)信(xìn)号(hào)。

1

2

3

4

5

6

7

input             clk        ;

input             rst_n      ;

output            dac_mode ;

output            dac_clka  ;

output [ 8-1:0]    dac_da    ;

output            dac_wra   ;

output            dac_sleep ;


3.2信(xìn)号(hào)設計(jì)

我(wǒ)们(men)先(xiān)分(fēn)析下(xià)DAC的(de)輸出(chū)。以(yǐ)頻率为(wèi)195312.5Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō)为(wèi)例,如(rú)下(xià)图(tú)。頻率为(wèi)195312.5Hz,也(yě)就(jiù)是(shì)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō)的(de)周期(qī)是(shì)5120ns。案(àn)例要(yào)求一(yī)个(gè)周期(qī)要(yào)輸出(chū)128个(gè)點(diǎn),那(nà)就(jiù)是(shì)每隔5120/128=40ns要(yào)輸出(chū)一(yī)个(gè)點(diǎn)。考慮到(dào)工程輸入(rù)的(de)时(shí)鐘(zhōng)是(shì)50MHz,周期(qī)是(shì)20ns,那(nà)就(jiù)意(yì)味着每隔2个(gè)时(shí)鐘(zhōng)就(jiù)要(yào)輸出(chū)一(yī)个(gè)點(diǎn)。

綜上(shàng)所(suǒ)述,産生(shēng)頻率頻率为(wèi)195312.5Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),就(jiù)是(shì)每隔2个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值,一(yī)共(gòng)輸出(chū)128个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。我(wǒ)们(men)要(yào)連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

現(xiàn)在(zài)進(jìn)一(yī)步分(fēn)析下(xià),这(zhè)128个(gè)點(diǎn)所(suǒ)对(duì)應(yìng)電(diàn)壓值是(shì)多(duō)少(shǎo)?由(yóu)于(yú)教学板的(de)輸出(chū)電(diàn)壓在(zài)0.48~2.2V之間(jiān),最(zuì)低值是(shì)0.48V,最(zuì)高(gāo)值是(shì)2.2V。

先(xiān)将一(yī)个(gè)标(biāo)準的(de)正(zhèng)弦波(bō)向(xiàng)上(shàng)平稳1个(gè)單位,使得範圍變(biàn)成(chéng)0~2。然後(hòu)等間(jiān)隔取(qǔ)128个(gè)點(diǎn)(間(jiān)隔为(wèi)2*pi/128),獲取(qǔ)其幅度(dù)值。我(wǒ)们(men)再用(yòng)8位信(xìn)号(hào)sin_data表(biǎo)示这(zhè)些幅度(dù)值,其表(biǎo)示方(fāng)式为(wèi):

sin_data = (sin(2*pi/128) + 1) * (255/2),i为(wèi)0~127     (公式1)

采樣(yàng)點(diǎn)i

sin_data

(16進(jìn)制)

采樣(yàng)點(diǎn)i

sin_data

(16進(jìn)制)

采樣(yàng)點(diǎn)i

sin_data

(16進(jìn)制)

采樣(yàng)點(diǎn)i

sin_data

(16進(jìn)制)

0

7F

32

FE

64

7D

96

1

1

85

33

FE

65

77

97

1

2

8C

34

FE

66

70

98

2

3

92

35

FD

67

6A

99

3

4

98

36

FC

68

64

100

4

5

9E

37

FA

69

5E

101

6

6

A4

38

F8

70

58

102

7

7

AA

39

F6

71

52

103

A

8

B0

40

F4

72

4C

104

C

9

B6

41

F1

73

46

105

F

10

BC

42

EF

74

41

106

12

11

C1

43

EB

75

3C

107

15

12

C6

44

E8

76

36

108

19

13

CB

45

E4

77

31

109

1D

14

D0

46

E0

78

2C

110

21

15

D5

47

DC

79

28

111

25

16

DA

48

D8

80

23

112

2A

17

DE

49

D3

81

1F

113

2E

18

E2

50

CE

82

1B

114

33

19

E6

51

C9

83

17

115

38

20

EA

52

C4

84

14

116

3E

21

ED

53

BE

85

11

117

43

22

F0

54

B9

86

E

118

49

23

F3

55

B3

87

B

119

4E

24

F5

56

AD

88

9

120

54

25

F7

57

A7

89

7

121

5A

26

F9

58

A1

90

5

122

60

27

FB

59

9B

91

3

123

67

28

FC

60

95

92

2

124

6D

29

FD

61

8F

93

1

125

73

30

FE

62

89

94

1

126

79

31

FE

63

82

95

1

127

7F

通(tòng)道(dào)A的(de)輸出(chū)電(diàn)壓 = -1.72 * (DAC /255) + 2.2 V

公式中(zhōng)可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào),通(tòng)道(dào)A的(de)輸出(chū)電(diàn)壓是(shì)與(yǔ)DAC_DA成(chéng)線(xiàn)性(xìng)反(fǎn)比例關(guān)系(xì)。为(wèi)了(le)讓通(tòng)道(dào)A的(de)電(diàn)壓正(zhèng)确地(dì)展(zhǎn)現(xiàn)出(chū)正(zhèng)弦波(bō),我(wǒ)们(men)還(huán)需要(yào)做如(rú)下(xià)調整。

DAC_DA = 255 - sin_data

上(shàng)面(miàn)的(de)DAC_DA就(jiù)是(shì)最(zuì)終(zhōng)輸出(chū)給(gěi)DA芯片(piàn)的(de)數據(jù)值,即dac_da信(xìn)号(hào)。

綜上(shàng)所(suǒ)述,産生(shēng)頻率为(wèi)195312.5Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),就(jiù)是(shì)每隔2个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da。先(xiān)按表(biǎo)XX每隔1个(gè)選出(chū)sin_data,再用(yòng)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。一(yī)共(gòng)輸出(chū)128个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),并且連(lián)續輸出(chū)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

以(yǐ)相同(tóng)的(de)分(fēn)析方(fāng)法,分(fēn)析頻率为(wèi)6.25MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō)。

頻率为(wèi)6.25MHz,也(yě)就(jiù)是(shì)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō)的(de)周期(qī)是(shì)160ns。案(àn)例要(yào)求一(yī)个(gè)周期(qī)要(yào)輸出(chū)8个(gè)點(diǎn),那(nà)就(jiù)是(shì)每隔160/8=20ns要(yào)輸出(chū)一(yī)个(gè)點(diǎn)。考慮到(dào)工程輸入(rù)的(de)时(shí)鐘(zhōng)是(shì)50MHz,周期(qī)是(shì)20ns,那(nà)就(jiù)意(yì)味着每隔1个(gè)时(shí)鐘(zhōng)就(jiù)要(yào)輸出(chū)一(yī)个(gè)點(diǎn)。

先(xiān)将一(yī)个(gè)标(biāo)準的(de)正(zhèng)弦波(bō)向(xiàng)上(shàng)平稳1个(gè)單位,使得範圍變(biàn)成(chéng)0~2。然後(hòu)等間(jiān)隔取(qǔ)8个(gè)點(diǎn)(間(jiān)隔为(wèi)2*pi/8),獲取(qǔ)其幅度(dù)值。我(wǒ)们(men)再用(yòng)8位信(xìn)号(hào)sin_data表(biǎo)示这(zhè)些幅度(dù)值,其表(biǎo)示方(fāng)式为(wèi):

sin_data = (sin(2*pi/8) + 1) * (255/2),i为(wèi)0~7

= (sin(2*pi*16/128) + 1) * (255/2),i为(wèi)0~7   (公式2)

对(duì)比公式1和(hé)公式2,發(fà)現(xiàn)同(tóng)樣(yàng)可(kě)以(yǐ)由(yóu)表(biǎo)XX得到(dào)相應(yìng)的(de)sin_data,只(zhī)是(shì)此(cǐ)时(shí)間(jiān)隔16个(gè)點(diǎn)取(qǔ)一(yī)个(gè)值,一(yī)共(gòng)取(qǔ)8个(gè)。

綜上(shàng)所(suǒ)述,産生(shēng)頻率为(wèi)6.25MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),就(jiù)是(shì)每隔1个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da,按表(biǎo)XX中(zhōng)每隔16个(gè)點(diǎn)輸出(chū)一(yī)个(gè)值,再用(yòng)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。一(yī)共(gòng)輸出(chū)8个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),并且連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

按同(tóng)樣(yàng)的(de)分(fēn)析方(fāng)法,分(fēn)析其他(tā)頻率。最(zuì)終(zhōng)總(zǒng)結如(rú)下(xià):


1.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)6.25MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)8个(gè)采樣(yàng)點(diǎn)。

等價于(yú):每隔1个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da,一(yī)共(gòng)輸出(chū)8个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

dac_da的(de)産生(shēng)方(fāng)式:表(biǎo)XXX每隔16个(gè)選出(chū)得到(dào)sin_data,通(tòng)过(guò)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。

2.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)3.125MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)16个(gè)采樣(yàng)點(diǎn)。

等價于(yú):每隔1个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da,一(yī)共(gòng)輸出(chū)16个(gè),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

dac_da的(de)産生(shēng)方(fāng)式:表(biǎo)XXX每隔8个(gè)選出(chū)得到(dào)sin_data,通(tòng)过(guò)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。

3.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)1.5625MHz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)32个(gè)采樣(yàng)點(diǎn)。

等價于(yú):每隔1个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da,一(yī)共(gòng)輸出(chū)32个(gè),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

dac_da的(de)産生(shēng)方(fāng)式:表(biǎo)XXX每隔4个(gè)選出(chū)得到(dào)sin_data,通(tòng)过(guò)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。

4.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)781250Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)64个(gè)采樣(yàng)點(diǎn)。

等價于(yú):每隔1个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da,一(yī)共(gòng)輸出(chū)64个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

dac_da的(de)産生(shēng)方(fāng)式:表(biǎo)XXX每隔2个(gè)選出(chū)得到(dào)sin_data,通(tòng)过(guò)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。

5.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)390625Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)128个(gè)采樣(yàng)點(diǎn)。

等價于(yú):每隔1个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da,一(yī)共(gòng)輸出(chū)128个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

dac_da的(de)産生(shēng)方(fāng)式:表(biǎo)XXX每隔1个(gè)選出(chū)得到(dào)sin_data,通(tòng)过(guò)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。

6.連(lián)續輸出(chū)2个(gè)周期(qī)为(wèi)195312.5Hz的(de)正(zhèng)弦波(bō),其中(zhōng)每个(gè)正(zhèng)弦波(bō)輸出(chū)128个(gè)采樣(yàng)點(diǎn)。

等價于(yú):每隔2个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值dac_da,一(yī)共(gòng)輸出(chū)128个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。

dac_da的(de)産生(shēng)方(fāng)式:表(biǎo)XXX每隔1个(gè)選出(chū)得到(dào)sin_data,通(tòng)过(guò)(255-sin_data)得到(dào)dac_da。

按照至(zhì)簡設計(jì)法中(zhōng)的(de)變(biàn)量(liàng)法思(sī)想(xiǎng),那(nà)麼(me)可(kě)以(yǐ)概括上(shàng)面(miàn)的(de)功能(néng):每隔x个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值,一(yī)共(gòng)輸出(chū)y个(gè)點(diǎn),組成(chéng)一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō),每个(gè)要(yào)産生(shēng)要(yào)連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)。由(yóu)于(yú)一(yī)共(gòng)要(yào)産生(shēng)6種(zhǒng)不(bù)同(tóng)頻率的(de)正(zhèng)弦波(bō),所(suǒ)以(yǐ)還(huán)需要(yào)一(yī)个(gè)計(jì)數器来(lái)數6个(gè)。


總(zǒng)結出(chū)上(shàng)面(miàn)的(de)內(nèi)容後(hòu),我(wǒ)们(men)開(kāi)始設計(jì)代(dài)碼。

“每隔x个(gè)时(shí)鐘(zhōng)輸出(chū)一(yī)个(gè)電(diàn)壓值”,所(suǒ)以(yǐ)这(zhè)需要(yào)一(yī)个(gè)計(jì)數器cnt0,加1条(tiáo)件(jiàn)是(shì)“1”,結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)是(shì)數到(dào)x个(gè),可(kě)以(yǐ)得到(dào)cnt0的(de)代(dài)碼。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin

if(!rst_n)begin

cnt0 <= 0;

end

else if(add_cnt0)begin

if(end_cnt0)

cnt0 <= 0;

else

cnt0 <= cnt0 + 1;

end

end


assign add_cnt0 = 1;

assign end_cnt0 = add_cnt0 && cnt0== x-1;

“一(yī)共(gòng)輸出(chū)y个(gè)點(diǎn)”,这(zhè)同(tóng)樣(yàng)需要(yào)一(yī)个(gè)計(jì)數器cnt1。注意(yì)的(de)是(shì),由(yóu)于(yú)每个(gè)點(diǎn)維持(chí)x个(gè)时(shí)鐘(zhōng),也(yě)就(jiù)是(shì)cnt1的(de)加1条(tiáo)件(jiàn)是(shì)“數到(dào)x个(gè)时(shí)鐘(zhōng)”,即end_cnt0。結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)是(shì):數到(dào)y下(xià)。可(kě)以(yǐ)得到(dào)cnt1的(de)代(dài)碼。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin

if(!rst_n)begin

cnt1 <= 0;

end

else if(add_cnt1)begin

if(end_cnt1)

cnt1 <= 0;

else

cnt1 <= cnt1 + 1;

end

end


assign add_cnt1 = end_cnt0;

assign end_cnt1 = add_cnt1 && cnt1== y-1;

“每个(gè)要(yào)産生(shēng)要(yào)連(lián)續産生(shēng)2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)”,这(zhè)也(yě)需要(yào)一(yī)个(gè)計(jì)數器cnt2。一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō)由(yóu)y个(gè)點(diǎn)組成(chéng),所(suǒ)以(yǐ)cnt2的(de)加1条(tiáo)件(jiàn)是(shì)“數到(dào)y个(gè)”,即end_cnt1,結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)是(shì)“數到(dào)2个(gè)”。可(kě)以(yǐ)得到(dào)cnt2的(de)代(dài)碼:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin

if(!rst_n)begin

cnt2 <= 0;

end

else if(add_cnt2)begin

if(end_cnt2)

cnt2 <= 0;

else

cnt2 <= cnt2 + 1;

end

end


assign add_cnt2 = end_cnt1;

assign end_cnt2 = add_cnt2 && cnt2== 2-1;

由(yóu)于(yú)一(yī)共(gòng)要(yào)産生(shēng)6種(zhǒng)不(bù)同(tóng)頻率的(de)正(zhèng)弦波(bō),所(suǒ)以(yǐ)還(huán)需要(yào)一(yī)个(gè)計(jì)數器cnt3来(lái)數6个(gè)。这(zhè)个(gè)cnt3的(de)加1条(tiáo)件(jiàn)是(shì)“産生(shēng)完2个(gè)正(zhèng)弦波(bō)”,即end_cnt2,結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)是(shì)“數到(dào)6个(gè)”。可(kě)以(yǐ)得到(dào)cnt3的(de)代(dài)碼。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin

if(!rst_n)begin

cnt3 <= 0;

end

else if(add_cnt3)begin

if(end_cnt3)

cnt3 <= 0;

else

cnt3 <= cnt3 + 1;

end

end


assign add_cnt3 = end_cnt2;

assign end_cnt3 = add_cnt3 && cnt3== 6-1;

我(wǒ)们(men)定(dìng)義了(le)變(biàn)量(liàng)x和(hé)y,其中(zhōng)x表(biǎo)示相隔的(de)时(shí)鐘(zhōng)數,y表(biǎo)示一(yī)个(gè)正(zhèng)弦波(bō)的(de)采樣(yàng)點(diǎn)數。具體(tǐ)的(de)x和(hé)y是(shì)與(yǔ)正(zhèng)弦波(bō)的(de)不(bù)同(tóng)頻率相關(guān)的(de),也(yě)就(jiù)是(shì)與(yǔ)cnt3相關(guān)。根(gēn)據(jù)題(tí)意(yì)和(hé)至(zhì)簡設計(jì)法中(zhōng)的(de)變(biàn)量(liàng)設計(jì)方(fāng)法,可(kě)以(yǐ)得到(dào)x和(hé)y的(de)代(dài)碼。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

always  @(*)begin

if(cnt3==0)begin

x = 1   ;

y = 8  ;

end

else if(cnt3==1)begin

x = 1   ;

y = 16   ;

end

else if(cnt3==2)begin

x = 1   ;

y = 32  ;

end

else if(cnt3==3)begin

x = 1   ;

y = 64  ;

end

else if(cnt3==4)begin

x = 1   ;

y = 128 ;

end

else begin

x = 2   ;

y = 128 ;

end

end

有(yǒu)了(le)計(jì)數器之後(hòu),其他(tā)信(xìn)号(hào)就(jiù)可(kě)以(yǐ)根(gēn)據(jù)計(jì)數器設計(jì)出(chū)来(lái)了(le)。

首先(xiān)看(kàn)信(xìn)号(hào)dac_da。dac_da都是(shì)按(255-sin_data)得到(dào)。那(nà)麼(me)可(kě)以(yǐ)写出(chū)dac_da的(de)代(dài)碼。

1

2

3

4

5

6

7

8

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin

if(rst_n==1'b0)begin

dac_da <= 0;

end

else begin

dac_da <= 255 - sin_data;

end

end

接下(xià)来(lái)看(kàn)sin_data信(xìn)号(hào)。sin_data是(shì)從表(biǎo)XX中(zhōng)選擇出(chū)来(lái)的(de)值,不(bù)同(tóng)的(de)頻率,選擇的(de)方(fāng)式不(bù)同(tóng)。那(nà)麼(me)很自(zì)然是(shì)定(dìng)義一(yī)个(gè)選擇信(xìn)号(hào)addr。我(wǒ)们(men)只(zhī)要(yào)控制好(hǎo)addr,就(jiù)能(néng)方(fāng)便得到(dào)sin_data。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

always  @(*)begin

case(addr)

0: sin_data = 8'h7F;

1: sin_data = 8'h85;

2: sin_data = 8'h8C;

3: sin_data = 8'h92;

4: sin_data = 8'h98;

5: sin_data = 8'h9E;

6: sin_data = 8'hA4;

7: sin_data = 8'hAA;

8: sin_data = 8'hB0;

9: sin_data = 8'hB6;

10: sin_data = 8'hBC;

11: sin_data = 8'hC1;

12: sin_data = 8'hC6;

13: sin_data = 8'hCB;

14: sin_data = 8'hD0;

15: sin_data = 8'hD5;

16: sin_data = 8'hDA;

17: sin_data = 8'hDE;

18: sin_data = 8'hE2;

19: sin_data = 8'hE6;

20: sin_data = 8'hEA;

21: sin_data = 8'hED;

22: sin_data = 8'hF0;

23: sin_data = 8'hF3;

24: sin_data = 8'hF5;

25: sin_data = 8'hF7;

26: sin_data = 8'hF9;

27: sin_data = 8'hFB;

28: sin_data = 8'hFC;

29: sin_data = 8'hFD;

30: sin_data = 8'hFE;

31: sin_data = 8'hFE;

32: sin_data = 8'hFE;

33: sin_data = 8'hFE;

34: sin_data = 8'hFE;

35: sin_data = 8'hFD;

36: sin_data = 8'hFC;

37: sin_data = 8'hFA;

38: sin_data = 8'hF8;

39: sin_data = 8'hF6;

40: sin_data = 8'hF4;

41: sin_data = 8'hF1;

42: sin_data = 8'hEF;

43: sin_data = 8'hEB;

44: sin_data = 8'hE8;

45: sin_data = 8'hE4;

46: sin_data = 8'hE0;

47: sin_data = 8'hDC;

48: sin_data = 8'hD8;

49: sin_data = 8'hD3;

50: sin_data = 8'hCE;

51: sin_data = 8'hC9;

52: sin_data = 8'hC4;

53: sin_data = 8'hBE;

54: sin_data = 8'hB9;

55: sin_data = 8'hB3;

56: sin_data = 8'hAD;

57: sin_data = 8'hA7;

58: sin_data = 8'hA1;

59: sin_data = 8'h9B;

60: sin_data = 8'h95;

61: sin_data = 8'h8F;

62: sin_data = 8'h89;

63: sin_data = 8'h82;

64: sin_data = 8'h7D;

65: sin_data = 8'h77;

66: sin_data = 8'h70;

67: sin_data = 8'h6A;

68: sin_data = 8'h64;

69: sin_data = 8'h5E;

70: sin_data = 8'h58;

71: sin_data = 8'h52;

72: sin_data = 8'h4C;

73: sin_data = 8'h46;

74: sin_data = 8'h41;

75: sin_data = 8'h3C;

76: sin_data = 8'h36;

77: sin_data = 8'h31;

78: sin_data = 8'h2C;

79: sin_data = 8'h28;

80: sin_data = 8'h23;

81: sin_data = 8'h1F;

82: sin_data = 8'h1B;

83: sin_data = 8'h17;

84: sin_data = 8'h14;

85: sin_data = 8'h11;

86: sin_data = 8'hE ;

87: sin_data = 8'hB ;

88: sin_data = 8'h9 ;

89: sin_data = 8'h7 ;

90: sin_data = 8'h5 ;

91: sin_data = 8'h3 ;

92: sin_data = 8'h2 ;

93: sin_data = 8'h1 ;

94: sin_data = 8'h1 ;

95: sin_data = 8'h1 ;

96: sin_data = 8'h1 ;

97: sin_data = 8'h1 ;

98: sin_data = 8'h2 ;

99: sin_data = 8'h3 ;

100: sin_data = 8'h4 ;

101: sin_data = 8'h6 ;

102: sin_data = 8'h7 ;

103: sin_data = 8'hA ;

104: sin_data = 8'hC ;

105: sin_data = 8'hF ;

106: sin_data = 8'h12;

107: sin_data = 8'h15;

108: sin_data = 8'h19;

109: sin_data = 8'h1D;

110: sin_data = 8'h21;

111: sin_data = 8'h25;

112: sin_data = 8'h2A;

113: sin_data = 8'h2E;

114: sin_data = 8'h33;

115: sin_data = 8'h38;

116: sin_data = 8'h3E;

117: sin_data = 8'h43;

118: sin_data = 8'h49;

119: sin_data = 8'h4E;

120: sin_data = 8'h54;

121: sin_data = 8'h5A;

122: sin_data = 8'h60;

123: sin_data = 8'h67;

124: sin_data = 8'h6D;

125: sin_data = 8'h73;

126: sin_data = 8'h79;

127: sin_data = 8'h7F;

endcase

end

接下(xià)来(lái)設計(jì)信(xìn)号(hào)addr。addr是(shì)用(yòng)来(lái)控制選擇數據(jù)的(de)地(dì)址,不(bù)同(tóng)頻率的(de)正(zhèng)弦波(bō)要(yào)求地(dì)址控制方(fāng)式不(bù)同(tóng)。頻率为(wèi)6.25MHz(cnt3=0)是(shì)每隔16个(gè)選擇一(yī)个(gè);頻率为(wèi)3.125MHz(cnt3=1)是(shì)每隔8个(gè)點(diǎn)選擇一(yī)个(gè);頻率为(wèi)1.5625MHz(cnt3=2)是(shì)每隔4个(gè)點(diǎn)選擇一(yī)个(gè);頻率为(wèi)781250Hz(cnt3=3)是(shì)每隔2个(gè)選擇一(yī)个(gè);頻率为(wèi)390625Hz(cnt3=4)是(shì)每隔1个(gè)點(diǎn)選擇一(yī)个(gè);頻率为(wèi)195312.5Hz(cnt3=5)是(shì)每隔1个(gè)選擇一(yī)个(gè),一(yī)共(gòng)發(fà)送128个(gè)。

我(wǒ)们(men)用(yòng)cnt1表(biǎo)示發(fà)送的(de)第(dì)幾(jǐ)个(gè)數。

cnt3==0时(shí),addr = cnt1*16;

cnt3==1时(shí),addr = cnt1*8;

cnt3==2时(shí),addr = cnt1*4;

cnt3==3时(shí),addr = cnt1*2;

cnt3==4时(shí),addr = cnt1*1;

cnt3==5时(shí),addr = cnt1*1。

因(yīn)此(cǐ),可(kě)以(yǐ)写得addr的(de)代(dài)碼

1

2

3

always  @(*)begin

if(cnt3==0)

addr = cnt1 * 16;

else if(cnt3==1)

addr = cnt1 *  8;

else if(cnt3==2)

addr = cnt1 *  4;

else if(cnt3==3)

addr = cnt1 *  2;

else if(cnt3==4)

addr = cnt1 *  1;

else

addr = cnt1 *  1;

end

接下(xià)来(lái)是(shì)信(xìn)号(hào)dac_sleep,AD是(shì)一(yī)直(zhí)工作的(de),所(suǒ)以(yǐ)要(yào)讓dac_sleep一(yī)直(zhí)为(wèi)0。

dac_clka为(wèi)了(le)滿足tS的(de)时(shí)間(jiān)要(yào)求,可(kě)以(yǐ)讓dac_clka = ~clk。

dac_wra可(kě)以(yǐ)與(yǔ)dac_clka相同(tóng)。

dac_mode是(shì)控制AD9709的(de)模式,當为(wèi)高(gāo)電(diàn)平时(shí),表(biǎo)示双(shuāng)通(tòng)道(dào)模式,此(cǐ)时(shí)通(tòng)过(guò)DA、DB两(liǎng)組信(xìn)号(hào)分(fēn)别独立控制两(liǎng)个(gè)通(tòng)道(dào)。在(zài)能(néng)实現(xiàn)功能(néng)的(de)前(qián)提(tí)下(xià),越簡單越好(hǎo),就(jiù)使用(yòng)双(shuāng)通(tòng)道(dào)模式,因(yīn)此(cǐ)令dac_mode一(yī)直(zhí)为(wèi)1。

1

2

3

assign dac_sleep = 0        ;

assign dac_wra   = dac_clka ;

assign dac_clka  = ~clk      ;

assign dac_mode = 1        ;

至(zhì)此(cǐ),主(zhǔ)體(tǐ)程序已經(jīng)完成(chéng)。接下(xià)来(lái)是(shì)将module補充完整。


3.3信(xìn)号(hào)定(dìng)義

接下(xià)来(lái)定(dìng)義信(xìn)号(hào)類(lèi)型。

cnt0是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。cnt0計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)15,需要(yào)用(yòng)5根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示,即位宽(kuān)是(shì)5位。add_cnt0和(hé)end_cnt0都是(shì)用(yòng)assign方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1,1个(gè)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):

1

2

3

reg    [4:0]                 cnt0      ;

wire                        add_cnt0  ;

wire                        end_cnt0  ;

cnt1是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。cnt1計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)127,需要(yào)用(yòng)8根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示,即位宽(kuān)是(shì)8位。add_cnt1和(hé)end_cnt1都是(shì)用(yòng)assign方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1,1根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):

1

2

3

reg    [7:0]                 cnt1      ;

wire                        add_cnt1  ;

wire                        end_cnt1  ;

cnt2是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。cnt2計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)7,需要(yào)用(yòng)3根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示,即位宽(kuān)是(shì)8位。add_cnt2和(hé)end_cnt2都是(shì)用(yòng)assign方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1,1根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):

1

2

3

reg    [2:0]                 cnt2      ;

wire                        add_cnt2  ;

wire                        end_cnt2  ;

cnt3是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。cnt3計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)5,需要(yào)用(yòng)3根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示,即位宽(kuān)是(shì)3位。add_cnt3和(hé)end_cnt3都是(shì)用(yòng)assign方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1,1根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):

1

2

3

reg    [2:0]                 cnt3     ;

wire                        add_cnt3 ;

wire                        end_cnt3 ;

變(biàn)量(liàng)x,y是(shì)用(yòng)always方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg,x最(zuì)大值为(wèi)2,要(yào)有(yǒu)2位来(lái)表(biǎo)示,y最(zuì)大值为(wèi)128,要(yào)有(yǒu)8根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示,即位宽(kuān)为(wèi)8,因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià),

1

2

reg    [1:0]      x      ;

reg    [7:0]      y      ;

addr是(shì)用(yòng)always設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。其值最(zuì)大为(wèi)127,一(yī)共(gòng)有(yǒu)7根(gēn)線(xiàn),位宽(kuān)为(wèi)7,故而(ér)代(dài)碼如(rú)下(xià)

1

reg   [6:0]    addr    ;

sin_data是(shì)用(yòng)always設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。其最(zuì)大值为(wèi)255,要(yào)有(yǒu)8根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示,位宽(kuān)为(wèi)8,故而(ér)代(dài)碼如(rú)下(xià)

1

reg   [7:0]    sin_data    ;

dac_da是(shì)用(yòng)always設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。其位宽(kuān)为(wèi)8;dac_sleep是(shì)用(yòng)assign設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire,位宽(kuān)为(wèi)1;dac_wra是(shì)用(yòng)assign設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire,位宽(kuān)为(wèi)1;dac_clka是(shì)用(yòng)assign設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire,位宽(kuān)为(wèi)1;dac_mode是(shì)用(yòng)assign設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire,位宽(kuān)为(wèi)1。故而(ér)代(dài)碼如(rú)下(xià)

1

reg   [7:0]    dac_da    ;

wire          dac_sleep  ;

wire          dac_wra   ;

wire          dac_clka   ;

wire          dac_mode ;

在(zài)代(dài)碼的(de)最(zuì)後(hòu)一(yī)行写下(xià)endmodule

1

endmodule


4綜合與(yǔ)上(shàng)板

4.1新建工程

图(tú)491

1.打(dǎ)開(kāi)quartus,點(diǎn)擊File在(zài)File菜單中(zhōng)選擇New Project Wizard....。

图(tú)492

2.弹出(chū)Introduction界面(miàn)選擇Next。

图(tú)493

3.設置工程目录(lù),工程名,頂层模块(kuài)名

工程目录(lù)設置为(wèi):D:mdy_bookdds_da

工程名:dds_da

頂层模块(kuài)名:dds_da

填写完畢後(hòu),點(diǎn)擊next之後(hòu)進(jìn)入(rù)下(xià)一(yī)界面(miàn)。

图(tú)494

工程類(lèi)型界面(miàn),Project Type選擇Empty project,選擇空白工程。點(diǎn)Next進(jìn)入(rù)下(xià)一(yī)个(gè)界面(miàn)。

图(tú)495

4.在(zài)文(wén)件(jiàn)添加界面(miàn),點(diǎn)擊右(yòu)上(shàng)角(jiǎo)的(de),在(zài)弹出(chū)来(lái)的(de)窗(chuāng)口(kǒu)中(zhōng),双(shuāng)擊選擇D:mdy_bookdds_da目录(lù)下(xià)的(de)dds_da.v文(wén)件(jiàn)。

图(tú)496

點(diǎn)擊右(yòu)上(shàng)角(jiǎo)的(de)add按鍵,将文(wén)件(jiàn)添加進(jìn)工程。

图(tú)497

在(zài)主(zhǔ)窗(chuāng)口(kǒu)中(zhōng)会(huì)顯示将dds_da.v加入(rù)了(le)工程。點(diǎn)擊Next,進(jìn)入(rù)下(xià)一(yī)个(gè)界面(miàn)。

图(tú)498

4.器件(jiàn)選擇界面(miàn)。在(zài)Device family这(zhè)一(yī)項之中(zhōng)選擇Cyclone IV E;在(zài)下(xià)部(bù)的(de)Available device選擇EP4CE6F23C8。完成(chéng)後(hòu)直(zhí)接點(diǎn)擊Finish。


4.2綜合

图(tú)499

在(zài)菜單欄中(zhōng),選中(zhōng)Processing,然後(hòu)選擇Start Compilation,開(kāi)始对(duì)整个(gè)工程進(jìn)行編譯和(hé)綜合。

图(tú)500

出(chū)現(xiàn)上(shàng)面(miàn)的(de)界面(miàn),就(jiù)说(shuō)明(míng)編譯綜合成(chéng)功。

器件(jiàn)

AD9709管(guǎn)脚

原理图(tú)信(xìn)号(hào)

FPGA管(guǎn)脚

FPGA工程信(xìn)号(hào)

U8

MODE

DAC_MODE

Y4

dac_mode

SLEEP

DAC_SLEEP

H2

dac_sleep

CLK1

DA_CLKA

R2

dac_clka

WRT1

DA_WRA

U1

dac_wra

DB7P1

DAC_DA7

AA1

dac_da[7]

DB6P1

DAC_DA6

Y2

dac_da[6]

DB5P1

DAC_DA5

Y1

dac_da[5]

DB4P1

DAC_DA4

W2

dac_da[4]

DB3P1

DAC_DA3

W1

dac_da[3]

DB2P1

DAC_DA2

V2

dac_da[2]

DB1P1

DAC_DA1

V1

dac_da[1]

DB0P1

DAC_DA0

U2

dac_da[0]

CLK2

DA_CLKB

R1


WRT2

DA_WRB

P2


DB7P2

DAC_DB7

P1


DB6P2

DAC_DB6

N2


DB5P2

DAC_DB5

N1


DB4P2

DAC_DB4

M2


DB3P2

DAC_DB3

M1


DB2P2

DAC_DB2

J1


DB1P2

DAC_DB1

J2


DB0P2

DAC_DB0

H1


X1


SYS_CLK

G1

clk

K1


SYS_RST

AB12

rst_n


4.3配置管(guǎn)脚

图(tú)501

在(zài)菜單欄中(zhōng),選中(zhōng)Assignments,然後(hòu)選擇Pin Planner,就(jiù)会(huì)弹出(chū)配置管(guǎn)脚的(de)窗(chuāng)口(kǒu)。

图(tú)502

在(zài)配置窗(chuāng)口(kǒu)中(zhōng)的(de)location一(yī)列,可(kě)以(yǐ)填写每个(gè)管(guǎn)脚所(suǒ)对(duì)應(yìng)的(de)FPGA管(guǎn)脚号(hào)。

按上(shàng)面(miàn)配置好(hǎo)每个(gè)信(xìn)号(hào)的(de)管(guǎn)脚,其最(zuì)終(zhōng)效果(guǒ)如(rú)下(xià)图(tú)。

图(tú)503

關(guān)閉Pin Planner,软(ruǎn)件(jiàn)自(zì)動(dòng)会(huì)保存管(guǎn)脚配置信(xìn)息。


4.4再次(cì)綜合

图(tú)504

在(zài)菜單欄中(zhōng),選中(zhōng)Processing,然後(hòu)選擇Start Compilation,開(kāi)始对(duì)整个(gè)工程進(jìn)行編譯和(hé)綜合。

图(tú)505

出(chū)現(xiàn)上(shàng)面(miàn)的(de)界面(miàn),就(jiù)说(shuō)明(míng)編譯綜合成(chéng)功。


4.5連(lián)接開(kāi)發(fà)板

图(tú)506

連(lián)接示意(yì)如(rú)上(shàng)图(tú)所(suǒ)示。将電(diàn)源接上(shàng)開(kāi)發(fà)板;USB BLASTER一(yī)端連(lián)接到(dào)JTAG插口(kǒu),另(lìng)一(yī)端連(lián)到(dào)PC的(de)USB接口(kǒu);将開(kāi)發(fà)板上(shàng)的(de)P7接口(kǒu)與(yǔ)示波(bō)器相連(lián)。最(zuì)後(hòu)再将電(diàn)源打(dǎ)開(kāi)。


4.6上(shàng)板

图(tú)507

在(zài)quartus的(de)Task窗(chuāng)口(kǒu)中(zhōng),右(yòu)鍵Program Device選擇Open進(jìn)入(rù)燒录(lù)界面(miàn)。

图(tú)508

在(zài)上(shàng)面(miàn)的(de)界面(miàn)中(zhōng),默認会(huì)選中(zhōng)文(wén)件(jiàn)output/dds_da.sof,如(rú)果(guǒ)沒(méi)有(yǒu)生(shēng)成(chéng)請看(kàn)XXXX。

在(zài)上(shàng)面(miàn)的(de)界面(miàn)中(zhōng),Hardware Setup的(de)旁邊(biān)会(huì)顯示:USB-Blaster。如(rú)果(guǒ)不(bù)是(shì),請看(kàn)XXXX。

图(tú)509

點(diǎn)擊statr,在(zài)progress这(zhè)一(yī)条(tiáo)顯示100%即表(biǎo)示成(chéng)功,此(cǐ)时(shí)可(kě)以(yǐ)看(kàn)FPGA輸出(chū)效果(guǒ)了(le)。



下(xià)一(yī)篇(piān):1.2 FPGA開(kāi)發(fà)流程
   拓展(zhǎn)閱读(dú)
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