EDA课程报告---正弦波信号发生器的设计

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1、 1 EDA课程设计报告 正弦波信号发生器的设计 2 一、设计目的： 进一步熟悉 QuartusII 及其 LPM_ROM 与 FPGA 硬件资源的使用方法。 培养动手能力以及合作能力。 二、设计要求： 1、clk 为 12MHz。 2、通过 DAC0832 输出正弦波电压信号，电压范围 0-5V。 3、通过示波器观察波形。 三、设计内容： 在 QUARTUSII 上完成正弦波信号发生器的设 计，包括仿真和资源利用情况了解（假设利用 Cyclone器件） 。 最后在实验系统上实测， 包括 FPGA 中 ROM的在系统数据读写测试和利用示波器测试。 信号输出的 D/A 使用实验系统上的 ADC0

2、832。 四、 设计原理： 图 1 所示的正弦波信号发生器的结构由四部分 组成： 1、 计数器或地址发生器（这里选择 10 位） 。 3 2、 正弦信号数据 ROM （10 位地址线， 8 位数据线） ， 含有 1024 个 8 位数据（一个周期） 。 3、 VHDL 顶层设计。 4、 8 位 D/A（实验中可用 ADC0832 代替） 。 图 1 所示的信号发生器结构图中，顶层文件 singt.vhd 在 FPGA 中实现，包含两个部分：ROM 的 地址信号发生器， 由 10 位计数器担任；一个正弦数 据 ROM， 由 LPM_ROM 模块构成。 LPM_ROM 底层是 FPGA 中的 EA

3、B、ESB 或 M4K 等模块。地址发生器的时钟 clk 的输入频率 fo 与每周期的波形数据点数（在此 选择 1024 点） ，以及 D/A 输出的频率 f 的关系是： f=fo/1024 图 1 正弦信号发生器结构框图 VHDL 顶层设计 singt.vhd 10 位计数器 （地址发生器） 正弦波数据 存储 ROM 8 位 D/A 4 FPGADAC08328 clk 运放 Vo 按键 图 2 正弦波信号发生器的设计图 五、 设计步骤： 1、 建立.mif 格式文件 首先，mif 文件可用 C 语言程序生成，产生正弦波 数值的 C 程序如下： #include #include main(

4、) int i; float s; for(i=0;i sdata.mif; 将生成的 sdata.mif 文件， 再加上.mif 文件的 头部说明即可。 .mif 文件的头部说明如下所示： WIDTH=8; DEPTH=1024; ADDRESS_RADIX=DEC; DATA_RADIX=DEC; CONTENT BEGIN 0:127; 1:130; 2:133; 3:136; 6 4:139; 5:143; 6:146; （数据略去） 1016:102; 1017:105; 1018:108; 1019:111; 1020:115; 1021:118; 1022:121; 1023:1

5、24; END; 2、 在设计正弦波信号发生器前，必须首先完成存 放波形数据 ROM 的设计。利用 MegaWizard Plug-In manager 定制正弦信号数据 ROM 宏功能块，并将以 上的波形数据加载于此 ROM 中。设计步骤如下： 1） 打开 MegaWizard Plug-In manager 初始对话 7 框。在 Tools 菜单中选择 MegaWizard Plug-In manager 产生一个对话框，选择 Create a new custom.项，即定制一个新的模块。单击 Next 按 钮后，在所产生的对话框的左栏选择 Storage 项下 的 LPM_ROM，再选

6、择 Cyclone器件和 VHDL 语言方 式；最后输入 ROM 文件存放的路径和文件名： e:wwwrom_1024.vhd，单击 Next 按钮。 2） 选择 ROM 控制线、 地址线和数据线。 在弹出的 对话框中选择地址线位宽和 ROM中数据数分别为 10 和 1024；选择地址锁存控制信号 clock。 3） 单击 Next 按钮在对话框的“What should the RAM” 栏选择默认的 Auto。 在栏选择 “Do you want toYes,use this file for memory content data” 项，并按 Browse 钮，选择指定路径上的文件 rom_1024.mif。在“Allow In-System Memory” 栏选择打勾，并在“The Instance ID of this ROM” 栏输入 ROM1，作为 ROM 的 ID 名称。最后单击 Next 按钮，再单击 Finish 按钮后完成 ROM 定制。 8 4） 打开此文件可以看到其中调用初始化数据文 件的语句为：init_file = “sd