基于verilog的dds设计与显示

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1、硬件描述语言课程设计题目：基于Verilog的DDS设计与显示学院：自动化工程学院专业：信号与信息处理年级：2012级姓名：黄山2013年1月19日1.设计要求设计一个DDS信号发生器，能够产生三角波，要求频率、相位可调。实现VGA显示波形和参数。要求用DE2-70开发板完成。设计要求：一、DDS信号发生器设计要求：(1)频率两档可调；(2)峰峰值两档可调；二、VGA波形和字符显示设计要求：(1)用红色显示2个周期波形；(2)在屏幕下方显示字符库。2.设计原理及分析一）DDS原理（以正弦信号为例）对于正弦信号发生器，它的输出可以用下式来描述：　　　　　　　　　　　　　　　　

2、　　（１）其中，SOUT是指该信号发生器的输出信号波形，fOUT指输出信号对应的频率。上式的表述对于时间t是连续的，为了用数字逻辑实现该表达式，必须进行离散化处理，用基准时钟clk进行抽样，令正弦信号的相位θ为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）在一个clk周期Tclk，相位的变化量为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）为了对进行数字量化，把2π切割为2N由此，每份clk周期的相位增量用量化值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）　　　　　　　　　　　　　　　且为整数。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

3、　　　　　　　（５）显然，信号发生器的输出可描述为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）其中θK-1指前一个clk周期的相位值，同样得出　　　　　　　　　　　　　　　　　　（７）由上面的推导可以看出，只要对相位的量化值进行简单的累加运算，就可以得到正弦信号的当前相位值，为用于累加的相位增量量化值决定了信号的输出频率fOUT，并呈现简单的线性关系。直接数字合成器DDS就是根据上述原理而设计的数控频率合成器，主要由相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表、和DAC构成。如图1中相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表是DDS结构中的数字部分，由于具有数控频率合成

4、的功能，可称为NOC(NumericallyControlledOscillators)。图1DDS信号发生器结构二）VGA显示原理常见的计算机显示器有CRT（CathodeRayTube，阴极射线管）显示器和液晶显示器，本次设计针对CRT显示。CRT中的阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生RGB三基色，合成一个彩色像素。用逐行扫描的方式显示图像。扫描从屏幕左上方开始，从左到右，从上到下，进行扫描。每扫完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行行同步；扫描完所有行，用场同步信号进行场同步，并使扫

5、描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，预备下一场的扫描。场逆程扫描轨迹正程轨迹图图2扫描轨迹其中蓝色–行正程，红色–行逆程；正程显示（实线），逆程消隐（虚线）1.VGA显示标准VGA标准共有5个信号：R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）、HS（行同步）、VS（场同步）支持640*480分辨率图3VGA显示标准（行）表1行扫描时序行扫描时序（单位：像素，即输出一个像素的时间）TaTbTcTdTeTfTg时间9640864088800图4VGA显示标准（场）表2场扫描时序场扫描时序（单位：行，即输出一行的时间） TaTbTcTdTeTfTg时间225848082525VGA显示标准

6、时钟频率：25.175MHz（输出像素的频率）行频：31469Hz场频：59.94Hz（每秒图像刷新频率,约60Hz）2.时序处理分别将场同步信号和行同步信号做时间近似处理表3对行同步做近似处理行扫描时序（单位：us） TaTbTcTdTeTfTg时间3.81.60.325.40.30.3前项之和 5.7us26us 表4对场同步做近似处理场扫描时序（单位：行） TaTbTcTdTeTfTg时间225848082525作近似处理2忽略480忽略482这样，便可通过计数分频得到行同步信号和场同步信号。下面以开发板的50Mhz时钟信号为例，得到32Khz的行同步信号和64hz的

7、长同步信号26分频2分频482分频50Mhz25Mhz31Khz64hzclkvga_clkHSVS系统时钟像素时钟行同步信号场同步信号图5时序处理图三）波形显示原理要显示波形，需要将波形数据存入存储器（简称wave_RAM）。wave_RAM中可以写入读出波形数据。下面将以幅值为256的正弦波为例，阐明波形显示原理。图6波形显示结构图每个时钟沿到来，从存储器中读出一个数，通过判断x_cnt与addr的关系以及y_cnt与data的关系是否满足条件，控制屏幕上以x_cnt和y_cnt为坐标的像素点的颜色值。其中，x