實驗內容

在FPGA上設計一個DDS模塊，在DE0 開發板上運行，在FPGA芯片內部合成出數字波形即可。不用輸出模擬信號，本模塊滿足以下條件：

• 使用板載晶振的50MHz時鐘，合成以下頻率的信號
• 1、500KHz 正弦波信號。 2、1MHz 正弦波信號。 3、3MHz 正弦波信號。
• 頻率字字長32位，波表ROM尺寸為 10比特地址，1024個word
• 波形格式為2補碼格式，12比特量化
• 每個CLK輸出一個有效樣點。
• 輸入信號為頻率字和頻率字輸入使能信號
• 使用板載的撥碼開關（Switch）控制生成的波形信號的不同頻率。

注：波表ROM代碼是用matlab或C打印生成的。不要手寫

實驗要求

• 人工繪制的 電路結構RTL設計圖，該圖片用于說明你設計電路時的想法，注意要在RTL圖中畫出Verilog代碼中的 生成D觸發器 reg 變量
• Quartus掃描生成的電路RTL圖，該圖片用于說明Quartus的電路編譯結果
• 相位累加器的輸出，SignalTap截圖
• 波表ROM的輸入地址，SignalTap截圖
• 至少捕獲 一個完整的輸出正弦波形周期的上述數據數值的SignalTap截圖。
• 輸出正弦波的樣值波形，SignalTap截圖
• 提交Verilog、相關MATLAB 代碼，請使用博客中提供的代碼塊功能
• 分析輸出的正弦波信號的頻譜，Matlab 截圖

手工繪制RTL圖

Quartus掃描生成的RTL

SignalTap截圖

0.5M
1M 3M

MATLAB頻譜分析截圖

0.5M 1M
3M

Verilog代碼

module switch_freq_word(CLK , //時鐘SW , //選擇頻率FQWD , //輸出頻率字，作為下一級計數器的步進值EN ); //輸出頻率字的更新使能，高電平有效 input CLK,EN; input [2:0] SW; output reg[31:0] FQWD; always @(posedge CLK) beginif (EN) begincase(SW)3'b001: FQWD <= 10;//500kHz3'b010: FQWD <= 20;//1MHz3'b100: FQWD <= 60;//3MHzdefault: FQWD <= 10;endcaseendelse beginFQWD <= FQWD ;end end endmodulemodule dds_core(CLK , // 時鐘IN , // 步進值SINOUT); // 地址 input CLK; input [31:0] IN;//頻率字字長32位 output reg[9:0] SINOUT; always @ (posedge CLK) beginSINOUT <= IN + SINOUT; end endmodule
module DDS_CORE_ROM(CLK , // clockRA , // read addressRD ); // read data input CLK; input [9 :0] RA; output [11 :0] RD; reg [11 :0] RD; always @ (posedge CLK) case(RA)10'd 0 :RD = #1 12'b 000000000000; // 0 0x0 10'd 1 :RD = #1 12'b 000000001100; // 12 0xC 10'd 2 :RD = #1 12'b 000000011001; // 25 0x19 10'd 3 :RD = #1 12'b 000000100101; // 37 0x25 ...10'd 1023 :RD = #1 12'b 111111110100; // -12 0xFF4default : RD = #1 0;endcase endmodule

MATLAB代碼

MATLAB分析signaltap數據，進行頻譜分析 san; data=san(:,5);%取數據中的第五列 signal=transpose(data); %矩陣轉置 fs=50E6; %采樣頻率 N=1024; %采樣點數 t=[0:1/fs:(N-1)/fs]; %采樣時刻 figure(1);plot(signal); xlabel('Time (s)'); ylabel('Magnitude'); Y = fft(signal,N); %做FFT變換 Ayy = abs(Y); %取模 Ayy=Ayy/(N/2); %換算成實際的幅度 Ayy(1)=Ayy(1)/2; F=([1:N]-1)*fs/N; %換算成實際的頻率值，Fn=(n-1)*Fs/N figure(2); stem(F(1:N/2),Ayy(1:N/2)); %顯示換算后的FFT模值結果 axis([0 5E6 0 2500]); title('幅度-頻率曲線圖'); xlabel('Frequency (Hz)'); ylabel('Magnitude');
生成波表ROM的MATLAB代碼 #include<stdio.h> #include<math.h> #define PI 3.141593 #define DEPTH 1024 /* 數據深度，即存儲單元的個數 */ #define WIDTH 12 /* 存儲單元的寬度 */ int main(void) {int n,temp;float v;FILE * fp;/* 建立文件名為sine1024.mif新文件，允許寫入數據，文件名隨意，但擴展名必須為.mif */fp = fopen("sine1024.mif","w+");if(NULL==fp)printf("Can not creat file!\r\n");else{printf("File created successfully!\n");/* 生成文件頭，注意不要忘了";" */fprintf(fp,"DEPTH=%d;\n",DEPTH);fprintf(fp,"WIDTH=%d;\n",WIDTH);fprintf(fp,"ADDRESS_RADIX = HEX;\n");fprintf(fp,"DATA_RADIX = HEX;\n");fprintf(fp,"CONTENT\n");fprintf(fp,"BEGIN\n");/* 以十六進制輸出地址和數據 */for(n=0;n<DEPTH;n++){/* 周期為1024個點的正弦波 */v=sin(2*PI*n/DEPTH);/* 將-1~1之間的正弦波的值擴展到0~4095之間 */temp=(int)((v+1)*4095/2); //v+1將數值平移到0~2之間/* 以十六進制輸出地址和數據 */fprintf(fp,"%x\t:\t%x;\n",n,temp);}fprintf(fp,"END;\n");fclose(fp); //關閉文件} }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的DDS作业的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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