方波信号发生器设计.doc

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1、方波信号发生器设计一.实验目的:1．进一步熟悉QuartusII及其LPM_ROM与FPGA硬件资源的使用方法。2.加深对电路理论概念的理解3.进一步熟悉常用仪器的使用及调试4.加深计算机辅助分析及设计的概念5.了解及初步掌握对电路进行计算机辅助分析的过程6.培养学生发现问题、分析问题的创新能力7.锻炼学生搜集资料、分析综合资料的能力二．实验原理:方波波信号发生器由四部分组成：计数器或地址发生器（这里选择6位）。方波信号数据ROM（6位地址线、8位数据线），含有64个8位数据（一个周期）。VHDL顶层设计。8位D/A（实验中用DAC0832代替）。图1所示的信号发生器结构框图中，顶层文件si

2、ngt.vhd在FPGA中实现，包含两个部分：ROM的地址信号发生器，由6位计数器担任；一个方波数据ROM，由LPM_ROM模块构成。LPM_ROM底层是FPGA中的EAB、ESB或M4K等模块。地址发生器的时钟CLK的输入频率f0与每周期的波形数据点数（在此选择64点），以及D/A输出的频率f的关系是：f=f0/64。图1方波信号发生器结构框图三．实验内容:1.新建一个文件夹。利用资源管理器，新建一个文件夹,如：e:SIN_GNT。注意，文件夹名不能用中文。2.输入源程序。打开QuartusII，选择菜单“File”“New”，在New窗中的“DeviceDesignFiles”中选择编

3、译文件的语言类型，这里选“VHDLFiles”。然后在VHDL文本编译窗中键入VHDL程序:libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;useieee.std_logic_arith.all;entitysquareisport(clk,clr:instd_logic;q:outintegerrange0to255);endentity;architecturebehavofsquareissignala:bit;beginprocess(clk,clr)--计数分频variablecnt:int

4、egerrange0to32;beginif(clr='0')thena<='0';elsifclk'eventandclk='1'thenifcnt<31then--进行32分频cnt:=cnt+1;elsecnt:=0;a<=nota;endif;endif;endprocess;process(clk,a)--信号输出beginifclk'eventandclk='1'thenifa='1'thenq<=255;elseq<=0;endif;endif;endprocess;endbehav;3.建立.mif格式文件首先选择ROM数据文件编辑窗，即在File菜单中选择“New”，并在N

5、ew窗中选择“Otherfiles”项，并“MemoryInitializationFile”（图3-11），点击OK后产生ROM数据文件大小选择窗。这里采用64点8位数据的情况，可选ROM的数据数Number为64，数据宽Wordsize取8位。点击“OK”，将出现空的mif数据表格，表格中的数据为10进制表达方式，任一数据（如第三行的99）对应的地址为左列于顶行数之和。将波形数据填入此表中，完成后在File菜单中点击“Saveas”，保存此数据文件，在这里不妨取名为romd.mif4.定制ROM元件利用MegaWizardPlug-InManager定制方波数据ROM步骤如下：设置Meg

6、aWizardPlug-InManager初始对话框。在Tools菜单中选择“MegaWizardPlug-InManager”，产生图3-14的界面，选择“Createanewcustom…”项，即定制一个新的模块。点击“Next”后，产生图3-15对话框，在左栏选择“Storage”项下的LPM_ROM，再选“Cyclone”器件和VHDL语言方式，最后键入ROM文件存放的路径和文件名，点击“Next”。5.创建.bdf文件，连接引脚，如图：6.编译7.仿真（1）打开波形编辑器。选择菜单File中的New项，在New窗中选“OtherFiles”中的“VectorWaveformFile

7、”，点击OK，即出现空白的波形编辑器（图3-21）。（2）设置仿真时间区域。为了使仿真时间轴设置在一个合理的时间区域上，在Edit菜单中选择“EndTime”项，在弹出的窗中的“Time”窗中键入100，单位选“ms”，即整个仿真域的时间即设定为100毫秒，点击OK，结束设置。（3）存盘波形文件。选择File中的“Saveas”。（4）编辑输入波形（输入激励信号）。点击时钟名CLK，使之变兰色，再点击左列的时