基于VHDL语言的波形发生器的设计.doc

《基于VHDL语言的波形发生器的设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于VHDL语言的波形发生器的设计基于VHDL语言的波形发生器的设计利用FPGA芯片信号发生器的设计。当按下开关1时产生三角波，当按下开关2时产生正弦波，当按下开关3时产生方波。本次设计采用xilinx公司的ISE设计工具，在zedboard开发板中的xc7z020芯片上用VHDL来实现，并且利用ISE自带的chipscop完成对FPGA内部的信号的读取。这样的设计具有体积小，修改升级容易等特点。本设计采用自顶向下、纯文本实现数字时钟的设计、下载和调试。1设计原理本设计由信号产生，信号选择，信号控制输出三大

2、模块组合而成。其中信号产生模块有：三角波模块、方波模块、正弦波模块。本设计采用K0～K2这三个按键为信号选择开关，选择信号产生模块输出的信号。（顶层设计的例化语句见附录一）其RTL图1-1:RTL图1-12主要功能模块u1:square方波产生模块；u2:sin正弦波产生模块；u3:delta三角波产生模块；u4:sig_control数据选择器模块；u5,u6:为使用chipscope所需生成的IP核。2.1u1方波产生模块（程序见附录二）产生方波，初始化为幅值225的高电平，每有一次时钟上升沿触发产生一

3、次计数，当计数值达到128时跳到为0的低电平。利用循环语句不断的产生高低电平的方波输出。原理如图2-1：方波模块RTL图2-12.2u1正弦波产生模块（程序见附录三）功能是产生正弦波，产用信号抽样的原理，在一个正弦信号中等间隔的抽样64点，此64点的幅值作为一个正弦波数据表，每有一次时钟上升沿触发便赋予输出端q一个点的数据，依次赋值64个点的数据便完成一个周期的正弦波的输出。并利用循环语句不断的产生正弦波的输出。原理如图2-2：正弦波模块RTL图2-22.3u1三角波产生模块（程序见附录四）功能是产生三角波

4、，初始化为幅值为0，每有一次时钟上升沿触发便进行幅值加1，当幅值达到最大255时，每有一次时钟上升沿触发便进行幅值减1，当幅值减为0时完成一个周期的输出。利用循环语句不断的产生幅值为255的波形的输出。原理图如下：三角波模块RTL图2-32.3u4数据选择器模块（见附录五）利用数据选择器模块可以对三角波，正弦波，方波进行三选一得输出。当开关d0拨通，d1,d2均闭合时q端输出的是三角波；当开关d1拨通，d0,d2均闭合时q端输出的是方波；当开关d2拨通，d0,d1均闭合时q端输出的是正弦波；数据选择器模块R

5、TL图2-43硬件测试当程序下载到硬件之后，采用chipscope实现对FPGA内部信号的在线调试。在FPGA已经下载程序的情况下，添加我们关心的信号或者接口，将选定了端口Chipscope（不妨理解为一个嵌入的系统）加入到程序后重新布局布线下载到FPGA中，此时我们就可以观察信号和接口的值了。在对ip核的设置中设置chipscope每次对信号的抓取为2048个。3.1对三角波的抓取当选择信号K0置1，K1、K2置0时，信号发生器输出波形为三角波，如图3-1-1所示：Chipscope抓三角波波形图3-1-

6、1利用chipscope的导出功能，得到具体的数据表。如图3-1-2所示：Chipscope对三角波形的导出图3-1-23.2对方波的抓取当选择信号K1置1，K0、K2置0时，信号发生器输出波形为方波，如图3-2-1所示：Chipscope抓方波波形图3-2-1利用chipscope的导出功能，得到具体的数据表。如图3-2-2所示：Chipscope对方波形的导出图3-2-23.3对正弦波的抓取当选择信号K2置1，K0、K1置0时，信号发生器输出波形为正弦波，如图3-3-1所示：Chipscope抓正弦波形

7、图3-3-1利用chipscope的导出功能，得到具体的数据表。如图3-3-2所示：Chipscope对正弦波形的导出图3-3-24利用MATLAB实现直观的观测数据因为利用chipscope所导出的数据是一个一个的数组，所以无法对波形实现直观的观察。为了方便观察实验数据，利用MATLAB软件实现对文本文件中的数据的读。导出的每行数据可看做一个数组，每个数组第11位是波形的数据位，因此利用MATLAB只读第11列的数据。利用MATLAB画波形时，横轴作为波形的时间轴，每间隔为1打一个点，纵轴作为波形的幅值，

8、用polt输出将这些点链接起来，就可以直观的观测波形。方波的MATLAB程序如下：clc,cleardata=textread('F:ISEDesignwave_generate实验数据DELTA.txt');%采集路径th=data(:,11);%数组全部采集，采集第11位a=th';%转置t=0:2047;%点的个数subplot(311)plot(t,a);利用gridon，和subplot语句可以