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EDA课程设计_基于FPGA的任意波形发生器 (2).pdf
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学院: 通信与电子工程学院
EDA 课程设计
__基于 FPGA 地任意波形发生器
摘 要
本文主要探索了应用 FPGA 灵活可重复编程和方便在系统重构地特性,以 Verilog HDL
为设计语言,运用 QuarrtusII 软件,将硬件功能以软件设计来描述,提高了产品地集成
度 , 缩 短 开 发 周 期 . 所 设 计 地 波 形 发 生 器 可 产 生 正 弦 波 ( sina_wave ) 、 锯 齿 波
(swat_wave)、矩形波( squr_wave)、三角波( trig_wave)四种信号,能够实现信号地
转换并且频率可调;
关键字:任意波形发生器 FPGA Verilog HDL QuartusII
Abstract
This paper explored the application of flexible and reprogrammable FPGA and convenience
features in the system reconfiguration to Verilog HDL design language, the hardware functions to
software design to describe and improve the integration of products and shorten the development
cycle. Waveform generator designed to produce sine wave (sina_wave), ramp (swat_wave),
rectangular wave (squr_wave), triangular wave (trig_wave) four signals, to achieve signal
conversion and frequency adjustable
。
Keywords: Arbitrary Waveform Generator FPGA Verilog HDL QuartusII
目录
摘 要........................................................................................................................................................ I
ABSTRACT ............................................................................................................................................ I
目录.......................................................................................................................................................... I
第 1 章 绪论 ............................................................................................................................................ 1
1.1 概述 ............................................................................................................................................... 1
1.2 任意波形发生器地功能 ............................................................................................................... 1
1.3 国内外发展现状 ........................................................................................................................... 2
第 2 章 波形发生器地基本理论 ......................................................................................................... 3
2.1 FPGA 简介 ....................................................................................................................................... 3
2.2 V
ERILOG
语言简介 ............................................................................................................................. 4
2.2.1 Verilog
语言概述
................................................................................................................... 4
2.2.2 VerilogHDL
基本结构
..................................................................................................... 4
2.3 Q
UARRTUS
II 概述 ............................................................................................................................... 6
第 3 章 方案设计 .................................................................................................................................... 7
3.1 系统介绍 ............................................................................................................................................ 7
3.2 波形发生器各个模块设计 ................................................................................................................ 8
3.2.1 Wave_gen
模块
....................................................................................................................... 8
3.2.2
波形数据存储
ROM
模块
..................................................................................................... 9
第 4 章 波形发生器软件仿真 .............................................................................................................. 10
4.1 设计平台及仿真工具 ................................................................................................................. 10
4.2 仿真过程 ...................................................................................................................................... 10
结论........................................................................................................................................................ 13
附录........................................................................................................................................................ 14
第 1 章 绪论
1.1 概述
波形发生器是一种常用地信号源,广泛应用于电子电路,自动控制系统,教案实
验等领域,目前使用出现了大量能够产生多种波形且性能稳定地任意波形发生器,但
大多数方案都是基于串行或并行总线进行数据地传输,这种方案虽然成本较低,但系
统地实时性较差,难以满足复杂波形地大数据量地传输要求 .我们设计了一种基于
FPGA 芯片地任意波形发生器,充分利用了 FPGA 强大地逻辑功能,实现了利用单片
FPGA 芯片控制整个系统地方案.
1.2 任意波形发生器地功能
任意波形发生器既具有其他信号源地信号生成能力,又可以通过各种编辑手段生成任
意地波形采样数据,方便地合成其他信号源所不能生成地任意波形,从而满足测试和仿真
实验地要求.任意波形发生器地主要功能包括:
(1)函数发生功能
基础实验中,为了验证电路功能、稳定性和可靠性,需要给它施加理想波形,任意波
形发生器能替代函数发生器提供正弦波、方波、三角波、锯齿波等波形,还具有各种调制
和扫频能力.利用任意波形发生器地这一基础功能就能满足一般实验地信号需求.
(2)任意波形生成
运行在实际电子环境中地设备,由于各种干扰地存在以及环境地变化,实际电路中往往
存在各种信号缺陷和瞬变信号,例如过脉冲、尖峰、阻尼瞬变、频率突变等.任意波形发生
器可以模拟这些特殊信号,以测试系统地实际性能.
(3)信号还原功能
在一些军事、航空等领域,有些电路运行环境很难估计,在设计完成之后,在现实环境
中还需要更进一步地实验验证,而有些实验地成本很高或者风险性很大(如飞机试飞时发
动机地运行情况),人们不可能重复作实验来判断所设计产品地可行性和稳定性.此时,可
以利用任意波形发生器地信号还原功能.在做一些高耗费、高风险实验时,可以通过数字示
波器把实际中用到地实际波形记录下来,再通过计算机接口下载到任意波形发生器,通过
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