### 基于EDA技术的正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形发生器
#### 一、系统设计目的与要求
**1.1 前言**
随着集成电路技术和计算机技术的迅速发展，波形发生器的各项性能指标得到了显著提升。传统的电路板设计方法虽然在很长一段时间内占据了主导地位，但随着可编程逻辑器件的出现和发展，现代电子系统设计方法发生了根本性的变化。基于EDA技术的设计方法不仅提高了设计效率，还极大地降低了设计成本。本文将介绍一种基于EDA技术的正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形发生器的设计。
**1.2 功能要求**
该波形发生器具备以下功能：
- **多种波形输出：** 能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形，且每个波形的频率可调。
- **波形选择与控制：** 具备波形选择功能，用户可以通过外部控制信号（如按键）选择不同的波形输出；同时支持起动和停止功能，方便用户根据需要控制波形的输出状态。
- **显示功能：** 设计包含LED数码管或液晶显示屏用于显示当前的工作状态，例如当前输出的波形类型、频率等参数。
**1.3 设计目的**
- **培养动手能力：** 通过完成此次课程设计，培养学生独立完成项目的实践能力。
- **加深对Verilog HDL语言的理解：** 使学生熟悉并掌握Verilog HDL语言，提高编程技能。
- **熟悉FPGA及周边器件的应用：** 学习FPGA的基本工作原理及其与外部硬件接口的设计方法。
#### 二、设计方案以及原理说明
**2.1 设计方案**
该波形发生器的核心组成部分包括：
- **FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）：** 作为整个系统的控制中心，负责产生所需波形的数字信号。
- **数模转换器（DAC0832）：** 将FPGA产生的数字信号转换为模拟信号输出。
- **时钟源：** 提供系统所需的时钟信号。
设计思路如下：
- **波形存储：** 在FPGA内部或外部RAM中预先存储每种波形一个周期内的离散样本点。
- **地址生成：** 通过时钟信号控制地址计数器，使其以一定的频率循环读取存储的波形样本点。
- **D/A转换：** 将从存储器读出的数据送入数模转换器，转换成模拟信号输出。
- **外部控制：** 通过外部按键或其他控制信号选择不同的波形输出。
**2.2 工作原理**
- **波形采样与存储：** 对每种波形在一个周期内进行128点采样，并将这些采样值存储在ROM中。
- **地址控制：** 以fs频率产生地址码，控制ROM周期性地读出数据。
- **D/A转换与输出：** ROM输出的数据经过D/A转换后，形成特定频率的周期信号输出。
#### 三、关键技术点
- **Verilog HDL语言：** Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构、行为、以及数据接口。在本设计中，使用Verilog HDL编写波形发生器的逻辑代码。
- **LPM_ROM组件：** LPM_ROM是Altera公司提供的标准库中的一个模块，用于在FPGA内部实现只读存储器（ROM）。通过LPM_ROM可以轻松地在FPGA内部存储波形数据。
- **FPGA：** FPGA是一种可编程的集成电路，可以实现各种数字逻辑功能。在本设计中，FPGA被用来实现波形发生器的所有逻辑功能。
- **DAC0832：** DAC0832是一款8位分辨率的数模转换器，用于将数字信号转换为模拟信号。在本设计中，DAC0832将FPGA产生的数字波形信号转换为模拟信号输出。
通过以上设计思路和技术要点，可以实现一个基于EDA技术的正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形发生器。该设计不仅满足了教学实验的要求，同时也为实际应用提供了可行的解决方案。
