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《电子技术基础-数字实验-fpga设计应用xilinx-ise-实验二 频率计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验二Xilinx_ISE软件使用与数字系统设计相关实验一、实验目的１.学习并理解利用XilinxIP核生成应用系统的原理。２.学习并理解XilinxDDS核和除法器核。３.学习并理解波形发生器原理。４.学习并理解频率计的原理。二、实验条件PC机XilinxISE13.1软件USB下载线DigilentAdept软件（2.0或更新版）Xilinx大学计划开发板Basys2三、预习要求阅读实验原理及参考资料，了解利用XilinxIP核生成应用系统的原理，学习XilinxDDS核和除法器核实现的基本原理，
2、了解XilinxDDS核和除法器核的基本用法，学习并理解利用可编程器件实现波形发生器与频率计的原理，四、实验原理1.XilinxIPcore基本操作 IPCore就是预先设计好、经过严格测试和优化过的电路功能模块，如乘法器、FIR滤波器、PCI接口等，并且一般采用参数可配置的结构，方便用户根据实际情况来调用这些模块。随着FPGA规模的增加，使用IPcore完成设计成为发展趋势。IPCore生成器（CoreGenerator）是XilinxFPGA设计中的一个重要设计工具，提供了大量成熟的、高效的IPC
3、ore为用户所用，涵盖了基本单元、调试与验证、FPGA结构与特征、标准总线接口、数字信号处理、视频与图像处理、汽车与工业、通信、无线等大类，从简单的基本设计模块到复杂的处理器一应俱全。能够大幅度减轻设计人员的工作量，提高设计可靠性。CoreGenerator最重要的配置文件的后缀是.xco，既可以是输出文件又可以是输入文件，包含了当前工程的属性和IPCore的参数信息。 启动CoreGenerato有两种方法，一种是在ISE中新建IP类型的源文件，另一种是双击运行[开始][程序][XilinxISE9
4、.1i][Accessories][CoreGenerator]。限于篇幅，本节只以调用加法器IPCore为例来介绍第一种方法。在工程管理区单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择NewSource，选中IP类型，在FileName文本框中输入adder（注意：该名字不能出现英文的大写字母），然后点击Next按键，进入IPCore目录分类页面，如图4-13所示。4.1.直接数字式频率合成-DDS原理直接数字式频率合成(DirectDigitalFrequencysynthesis,简称DDS)相对于直接频率合
5、成(DS)和锁相频率合成(PLL)等频率合成方式具有频率转换时间短,频率,相位和幅度均可程序控制以及频率分辨率高和稳定度好、实现方便灵活等优点。因此利用DDS芯片或FPGA进行设计,可以简化设计流程、提高设计效率。随着集成电路工艺水平的飞速发展,DDS技术已在工程中得到了广泛应用。图1是DDS的基本原理图。在每个fclk到来时,相位累加器将上一时钟周期的累加结果和频率增量Δθ(频率控制字)进行累加,累加结果的高位作为正/余弦查表(LUT)的地址,输出对应地址上的波形数据sin(θ(n))或cos(θ(
6、n)),由外部数模转换器DAC针对所生成的数字信号重构波形,经低通滤波后输出平滑的模拟信号波形。DDS的输出频率为:fout=Δθfclk/2Bθ(n)(1)频率分辨率为:Δf=fclk/2Bθ(n)(2)传统基于FPGA的DDS设计方法是利用硬件描述语言VHDL或Verilog来设计相位累加器、LUT(数据查表)以及控制逻辑。此方式程序代码量较大、设计效率偏低且使用较多FPGA资源。基于Xilinx公司系列FPGAIPCORE的DDS设计方法,直接从CoreGenerator中调用DDSIPCORE
7、即可实现DDS核心功能,无需编写内部代码，设计简单方便。4.2.FPGAIPCORECoreGenerator是Xilinx公司系列FPGA集成开发环境ISE的子设计工具,其将原有重复使用的设计思路或方法模块化、集成化、标准化后进行封装IPCORE,供以后设计直接使用。CoreGenerator中的所有IPCORE都是Xilinx以及第三方合作伙伴提供并经过验证的,其中有些复杂的IPCORE需要另行付费才能使用,绝大部分简单IP只要有集成开发环境ISE使用授权就可以使用。为保护知识产权,所有IP都不公
8、开内部代码,只提供外部接口定义和操作技术文档。4.3.XilinxDDS核图2是启动ISECoreGenerator调用的DDSIPCORE界面C:Xilinx13.1ISE_DSISEcoregenipxilinxdspcomxilinxipdds_compiler_v4_0docdds_ds558.pdfC:Xilinx13.1ISE_DSISEcoregenipxilinxdspcomxilinxi
