EDA课程研究报告正弦波信号发生器设计.doc

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1、《EDA》课程设计报告——正弦波信号发生器的设计34一、设计目的：进一步熟悉QuartusII及其LPM_ROM与FPGA硬件资源的使用方法。培养动手能力以及合作能力。二、设计要求：1、clk为12MHz。2、通过DAC0832输出正弦波电压信号，电压范围0～-5V。3、通过示波器观察波形。三、设计内容：在QUARTUSII上完成正弦波信号发生器的设计，包括仿真和资源利用情况了解（假设利用Cyclone器件）。最后在实验系统上实测，包括FPGA中ROM的在系统数据读写测试和利用示波器测试。信号输出的D/A使用实验系统上的ADC0832。四、设计原理：图1所示的正弦波信号发生器的结构

2、由四部分组成：1、计数器或地址发生器（这里选择10位）。341、正弦信号数据ROM（10位地址线，8位数据线），含有1024个8位数据（一个周期）。2、VHDL顶层设计。3、8位D/A（实验中可用ADC0832代替）。图1所示的信号发生器结构图中，顶层文件singt.vhd在FPGA中实现，包含两个部分：ROM的地址信号发生器，由10位计数器担任；一个正弦数据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fo与每周期的波形数据点数（在此选择1024点），以及D/A输出的频率f的关系是：f=fo/102

3、4VHDL顶层设计singt.vhd8位D/A正弦波数据存储ROM10位计数器（地址发生器）图1正弦信号发生器结构框图34图2正弦波信号发生器的设计图四、设计步骤：1、建立.mif格式文件首先，mif文件可用C语言程序生成，产生正弦波数值的C程序如下：#include#includemain(){inti;floats;for(i=0;i<1024;i++){34s=sin(atan(1)*8*i/256);printf("%d:%d;",i,(int)((s+1)*255/2))}}其次，把上述程序编译后，在DOS命令行下执行命令：romge

4、n>sdata.mif;将生成的sdata.mif文件，再加上.mif文件的头部说明即可。.mif文件的头部说明如下所示：WIDTH=8;DEPTH=1024;ADDRESS_RADIX=DEC;DATA_RADIX=DEC;CONTENTBEGIN0:127;1:130;2:133;3:136;344:139;5:143;6:146;……（数据略去）1016:102;1017:105;1018:108;1019:111;1020:115;1021:118;1022:121;1023:124;END;1、在设计正弦波信号发生器前，必须首先完成存放波形数据ROM的设计。利用MegaW

5、izardPlug-Inmanager定制正弦信号数据ROM宏功能块，并将以上的波形数据加载于此ROM中。设计步骤如下：1）打开MegaWizardPlug-In34manager初始对话框。在Tools菜单中选择MegaWizardPlug-Inmanager产生一个对话框，选择Createanewcustom...项，即定制一个新的模块。单击Next按钮后，在所产生的对话框的左栏选择Storage项下的LPM_ROM，再选择CycloneⅡ器件和VHDL语言方式；最后输入ROM文件存放的路径和文件名：e:wwwrom_1024.vhd，单击Next按钮。1）选择ROM控制线

6、、地址线和数据线。在弹出的对话框中选择地址线位宽和ROM中数据数分别为10和1024；选择地址锁存控制信号clock。2）单击Next按钮在对话框的“WhatshouldtheRAM…”栏选择默认的Auto。在栏选择“Doyouwantto…Yes,usethisfileformemorycontentdata”项，并按Browse钮，选择指定路径上的文件rom_1024.mif。在“AllowIn-SystemMemory…”栏选择打勾，并在“TheInstanceIDofthisROM”栏输入ROM1，作为ROM的ID名称。最后单击Next按钮，再单击Finish按钮后完成RO

7、M定制。341）打开此文件可以看到其中调用初始化数据文件的语句为：init_file=>"sdata.mif"。最后生成的ROM元件文件如源代码1所示，其中的init_file指向已做了修改。修改后用于例化的波形数据ROM文件rom_1024.vhd如下。五、源代码：1）、源代码1如下所示：LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;LIBRARYaltera_mf;USEaltera_mf.altera_mf_components.