基于FPGA的DDS基本信号发生器的设计

2012-09-03 21:52:48来源: 电子元器件应用
   

摘要:本设计基于DDS原理和FPGA技术按照顺序存储方式,将对正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形的取样数据依次全部存储在ROM波形表里,通过外接设备拨扭开关和键盘控制所需波形信号的输出,最终将波形信息显示在LCD液晶显示屏上。各硬件模块之间的协调工作通过嵌入式软核处理器NiosⅡ用编程实现控制。本设计所搭建的LCD12864控制器是通过编程实现的IP核。
关键词:DDS;FPGA技术;顺序存储;NiosⅡ;IP核

    DDS(DiFeet Digital Frequency Synthesis)即直接数字式频率合成,是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。与传统信号源所采用的用模拟方式生成信号不同,它是将先进的数字信号处理理论与方法引入信号合成领域。DDS技术在精确度、灵活度等方面都超过模拟信号发生器。并且DDS可实现相位连续变化,且具有良好频谱的信号,这是传统方法无法实现的。
    FPGA的迅速发展为DDS提供了更加优良的技术手段,它具有处理速度快、可靠性高等特点。SOPC(System On Programmable Chip,片上可编程系统)是一种灵活、高效的SOC解决方案。它以IP Core为基础,将处理器、存储器、IO口等系统设计需要的功能模块集成到一个FPGA器件上,构建成一个可编程的片上系统,具有灵活的设计方式。本设计综合以上软硬件可编程协同设计技术,使得DDS电路在灵活性,可行性,精确性等方面得到很大提高。

1 DDS的基本原理
    DDS信号发生器是由:频率控制字、相位累加器、ROM表、D/A转换器以及模拟低通滤波器LPF组成,原理框图如图1所示。

a.JPG


    首先对波形的一个周期进行连续采样,通过计算得到每一点对应的幅度值,然后以二进制格式存放在数据文件中。在时钟脉冲fclk驱动下,每个时钟周期内频率控制字与相位累加器累加一次,产生ROM查找表的地址值,随后通过查表变换,地址值被转化为信号波形的数字幅度序列,即可得到幅度上离散的波形,再由数模变换器(D/A)将表示波形幅度的数字序列转化为模拟量。最后经由LPF将D/A输出的阶梯状波形平滑为所需的连续波形。理论上,采样点数越多,生成波形精确度越高。

2 基于FPGA的DDS设计
    本设计在Altera的EP2C35F672C8芯片的基础上,在SOPCBuilder和OuartusⅡ开发环境下,利用SOPC技术,在FPGA中集成Altera的嵌入式软核处理器NiosⅡ和其他外设,将硬件系统与软件集成在单一可编程芯片中,从而实现片上的系统级设计。系统框图如图2所示,由DDS基本单元(由频率控制字,相位累加器,ROM,DAC,LPF构成),FPGA外部硬件资源(拨扭开关SWTCH、键盘KEY、LCD12864)和NiosⅡ处理器系统等构成了基本电路。四位拨扭开关选择输出波形,键盘控制输出波形信号频率,LCD12864显示波形信号参数,各硬件模块之间的协调工作通过NiosⅡ微处理器在图形化开发环境NiosⅡIDE下用C语言来编程实现控制。

[1] [2] [3] [4]

关键字:FPGA  DDS

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0903/article_3141.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
FPGA
DDS

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved