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本帖最后由 蓝e 于 2016-7-12 22:32 编辑
用Verilog通过DDS合成正弦波信号 主要原理： DDS：直接数字合成，正弦波0-2pi周期内，相位到幅度是一一对应的。首先需要的将正弦波查询表存储起来，然后在时钟下，通过相位累加模块和地址查询模块实现正弦波信号。 正弦波查询表：存储的是量化的正弦波在一个周期的幅度信息（幅度的“地址”也蕴含相位）。幅度的地址数目决定了相位量化的误差。而存储每一个幅度的比特数决定了幅度的量化误差。可以通过Quartus II的IP核资源创建。 Verilog编写的DDS模块主要由三部分组成， 一、相位累加器，用于决定输出信号频率的范围和精度； 二、正弦函数功能表（波形存储器），用于存储经量化和离散后的正弦函数的幅值； 三、查表模块，相位累加器的输出地址查表。 两种方法可以改变输出信号的频率： (1)改变查表寻址的时钟频率，可以改变输出波形的频率。 (2)改变寻址的步长来改变输出信号的频率。步长即为对数字波形查表的相位增量。由累加器对相位增量进行累加，累加器的值作为查表地址。 相位累加器是DDS 的核心所在，它由一个加法器和一个位相位寄存器组成，每来一个时钟，相位寄存器以步长K累加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，然后输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中0-2pi范围的一个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号。相位寄存器每经过2^N/K 个fc 时钟后回到初始状态，相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置，输出一个正弦波。 输出正弦波周期为fo=fc* K/2^N，最小分辨率为f=fc/2^N。(通过fc和K控制正弦波频率精度) 其中，N 为累加器位宽，K 为步长，fc 为时钟频率。计数模（最大值）：M=2^N。 一般正弦波表幅度地址位宽与累加的查表地址位宽不同，按前者位宽取后者对应高位的位宽即可。（具体见实例） Verilog程序 1、sine_top.v顶层设计 `timescale 10ns /1ns //时延：时间单位/时间精度 module sine_top(//采用直接数字合成(Direct Digital Synthesis) sine, clk, rst_n ); output[7:0]sine; //输出叠加的正弦波 input rst_n; input clk; wire [15:0] rom_ad; //16bit内部连接线，传递相位增量（频率控制字的整数倍） wire [9:0] address; //10bit wire signed [7:0] sine1; //8位大小的存储器阵列 assign sine=sine1; //M=2^N=2^16=65536（N控制频率分辨率，fc/M）,通过相位增量K（频率控制字）控制输出频率。fout=K*fclk/M //通过查表输出正弦波，一个周期内，1024（10位）点 X 8bit(幅度量化精度) //fclk=100MHz(10ns) //10MHz //带参数的模块实例化 adder #(.fcw(6554)) uut0( //10MHz-->6554（频率控制字），实例化adder模块，uut0 .clk(clk), .rst(rst_n), .sum(rom_ad) //rom_ad,16bit大小内部连接线 ); assign address=rom_ad [15:6];//address,10bit取rom_ad高10位作为地址，与表中1024个值一一对应。 rom_sine0 rom0( //IP核 .address(address),//输入10位的地址，查出正弦波表对应的幅度值 .clock(clk), .q(sine1) //输出结果 ); endmodule 2、adder.v文件，累加模块 module adder#(parameter fcw=16'd10000)( //参数为16位大小 默认参数（10000） sum, clk, rst ); output [15:0] sum; //输出地址 input clk; input rst; reg [15:0] sum; //初值 always @(posedge clk)//正沿触发 begin if(!rst) //复位0有效 sum<=16'd0; else sum<=sum+fcw; //求和 end endmodule 3、sine_stimulate.v仿真测试文件 //sine_stimulate.v,my testbench `timescale 1ns/1ns modulesine_stimulate; // reg rst_n; //复位信号 reg clk; //时钟信号 wire signed[7:0]sine; sine_top uut0( .sine(sine), .clk(clk), .rst_n(rst_n) ); initial //过程语句，只执行一次（与always不同） begin clk=0; rst_n=0; #50; //延迟50ns rst_n=1; end always #5 clk=~clk; endmodule Quartus II 13.0 和ModelsimSE 10.1a联合仿真结果 仿真输出的正弦波： 插值后的正弦波图形： 这就是我用Verilog编程，采用DDS合成正弦波的所有流程。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 赶紧动手开始探索你的神奇之旅吧，学习ＦＰＧＡ开发，享受Verilog编程、仿真带来的乐趣！！！ 版主刚开始做教程，如有不足，敬请原谅！祝好！ 附： 正弦查询表（.mif文件） 
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