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1、TECHNOLOGYREVIEW技术纵横基于FPGA的传统DDS方法优化设计胡晓鹏(电子科技大学电子工程学院,成都610000)摘要:介绍DDS的基本工作原理,对传统DDS设计方法进行了分析,提出一种利用流水线架构和镜像算法的全新DDS优化设计,并给出了在Modelsim软件环境下的仿真结果。该设计方案不仅提高了整个系统的运算速度,而且降低了芯片资源占用率。关键词:FPGA;DDS;流水线结构;镜像算法中图分类号:TP332文献标识码:ADDSOptimizationBasedonFPGAHuXiaopeng(SchoolofElectro
2、nicEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu61000,China)Abstract:BasicworkingprincipleofDDSisintroduced,andthetraditionaldesignmethodofDDSisanalyzed.AnewoptimizationdesignofDDSisproposedbasedonthepipelinearchitectureandmirrorimagealgorithm,andMo
3、delsimsimulationresultsaregiven.Thede2signimprovesthecomputingspeedoftheentiresystem,andlowerstheoccupancyrateofchipresources.Keywords:FPGA;DDS;pipelinearchitecture;mirrorimagealgorithm地对其输出信号实现AM、PM、FM调制,完全满足数引言字通信系统中的要求。正因为如此,DDS在许多领域随着科技的飞速发展,对信号发生器的要求越来都得到了广泛的应用。越高,例如频
4、率分辨率高、变换迅速稳定、相位连续、噪声低、易于扩展集成等。如果用传统分立式模拟电路1DDS工作原理来实现,难度非常大。为解决这个问题,美国学者一个基本DDS系统包含数字控制振荡器(Numerical2J.Tierncy、C.M.Rader以及B.Glod于1971年提出直接数字合成器(DirectDigitalSynthesizer,DDS)技术。lyControlledOscillator,NCO)、数/模转换器(DigitaltoDDS作为一种先进的数字信号处理技术,能很轻松地AnalogConverter,DAC)和低通滤波器(Lo
5、wPassFilter,满足以上要求;并且由于是全数字化信号,能非常容易LPF)。首先由NCO产生数字化的输出信号波,经DAC[5]瞿雷,刘盛德,胡咸斌.ZigBee技术及应用[M].北京:北京航参考文献空航天大学出版社,2008.[1]李文仲,段朝玉,等.ZigBee2006无线网络与无线定位实战[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008:41245,1462202.李劲松(硕士研究生),主要研究方向为嵌入式ARM2Linux在无线[2]TI.CC2430数据手册.监测系统中的应用;杨明(硕士研究生),主要研究方向为无线传感[3]赵建
6、领.Protel电路设计与制版宝典[M].北京:中国水利水器网络在监测监控系统中的应用;刘晓平(教授、博士生导师),主要电出版社,2007.研究方向为测控技术与故障诊断、智能控制技术。[4]吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京:北京航空航(收稿日期:2009210213)天大学出版社,2008.paper@mesnet.com.cn(投稿专用)2010年第2期Microcontrollers&EmbeddedSystems29技术纵横TECHNOLOGYREVIEW采样转换为模拟化输出波,然后通过LPF进行平滑处理系统的每个运
7、算器都在全速工作,大大提高了整个系统的输出最终波形。其流程如图1所示。工作效率。本文构建了图3所示的16位流水线累加器。图1经典DDS工作流程DDS实质是,以系统时钟fc为基准频率源,对其相位进行等间隔的采样。而相位等间隔的产生是由相位累加器来完成的。将累加相位与相位控制字相加得到的相位送至正弦ROM查找表,即可得到该相位的正弦值。这样图316位流水线累加器的值在时钟fc上升沿到来时送至数/模转换器,转换为阶该16位流水线累加器共4级锁存,4级加法。第1级梯模拟波形,最终由LPF平滑为连续的输出波型。锁存用于存储并稳定16位输入数据,中间每
8、一级4位加法器均搭配一级锁存器。由流水线的原理可知,该累加器2传统DDS方法[2]的整体速度取决于4位加法器。以DDS产生正余弦双路信号为例,传统DDS总体框该流水线累加器的Ve
