基于FPGA的DDS仿真与设计报告(1).docVIP

Yibin University 电子信息科学与技术专业 本科生EDA设计报告 题 目 基于FPGA的DDS仿真与设计 专 业 电子信息科学与技术 基于FPGA的DDS仿真与设计 摘要：本文论述了直接数字频率合成技术（DDS）的信号发生器的设计与实现。本设计是以DDS芯片Cyclone Ⅱ：EP2C5T144C8为频率合成器的函数信号发生器。本文分析了DDS的设计原理，基于VHDL语言进行系统建模等，同时利用Quartus Ⅱ编译平台完成一个具体DDS芯片的设计，详细阐述了基于VHDL编程的DDS设计方法步骤。利用Altera公司的Quartus开发软件,完成DDS核心部分即相位累加器和查找表的设计,并通过单片机配置FPGA的E2 PROM完成对DDS硬件的下载,最后完成每个模块与系统的时序仿真。由于FPGA的可编程性,使得修改和优化DDS的功能非常快捷Quartus Ⅱ，FPGA 中图分类号：TN 引言：随着现代电子技术的不断发展,在通信系统中往往需要在一定频率范围内提供一系列稳定和准确的频率信号,一般的振荡器己不能满足要求,这就需要频率合成技术。直接数字频率合成(Direct Digital Frequen2cy Synthesis ,DDS)是把一系列数据量形式的信号通过D/ A 转换器转换成模拟量形式的信号合成技术。目前在高频领域中,利用FPGA 来设计符合自己需要的DDS 系统就是一个很好的解决方法。 正文： 目录 第一章 绪论 4 1.1、DDS引言 4 1.2、直接数字合成器的概念及其发展 4 1.3、DDS技术在国内研究状况及其发展趋势 5 1.4、频率合成器种类与技术发展趋势 6 1.5、DDS优势 6 1.6、课题主要研究内容和设计要求 7 第二章 超大规模集成电路设计介绍 7 2.1、引言 7 2.1.1、EDA技术的含义及特点 8 2.1.2、EDA技术的主要内容 8 2.2、可编程逻辑器件FPGA 9 2.3、硬件描述语言（HDL） 11 2.3.1、VHDL简介 11 2.3.2、VHDL的主要特点 12 2.3.3、VHDL语言的优势 12 2.4、软件开发工具 14 第三章 DDS工作原理和主要特点 14 3.1、DDS的基本工作原理 15 3.1.1、DDS采样量化 15 3.1.2、DDS的基本参数推导 17 3.2、DDS的主要特点 18 3.3、DDS建模 18 第四章 用VHDL来编程实现和仿真 20 4.1、VHDL编程实现 20 4.1.1、频率控制字的生成模块 20 4.1.2、频率控制字的VHDL实现程序 21 4.1.3、32位加法器的生成模块 21 4.1.4、32位加法器的宏模块 22 4.1.5、32位寄存器的生成模块及VHDL实现程序 22 4.1.6、存放波表Rom的生成模块及宏模块 23 4.1.7、整体模块设计 24 4.2、用Quartus Ⅱ进行DDS仿真 24 4.2.1、Quartus Ⅱ软件简介 25 4.2.2、用Quartus Ⅱ的仿真步骤和图像 26 4.2.3、注意事项 29 第五章 结束语 30 5.1、总结 30 5.2、参考文献 31 5.3、致谢 32 5.4、附录 32 第一章 绪论 1.1、DDS引言 频率合成技术是将一个（或多个）基准频率变换成另一个（或多个）合乎质量要求的所需频率的技术。在通信、雷达、导航、电子侦察、干扰等众多领域都有应用。 1971年3月美国学者J.Tierncy，C.M.Rader和B.Gold首次提出了直接数字频率合成（DDS—Direct Digital Synthesis）技术。这是一种从相位概念出发直接合成所需要的波形的新的全数字频率合成技术。同传统的频率合成技术相比，DDS技术具有极高的频率分辨率、极快的变频速度，变频相位连续、相位噪声低，易于功能扩展和全数字化便于集成，容易实现对输出信号的多种调制等优点，满足了现代电子系统的许多要求，因此得到了迅速的发展。 1.2、直接数字合成器的概念及其发展 随着通信、数字电视、卫星定位、航空航天和遥控遥测技术的不断发展，对频率源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率个数的要求越来越高。为了提高频率稳定度，经常采用晶体振荡器等方法来解决，但它不能满足频率个数多的要求，因此，目前大量采用频率合成技术—DDS即Direct Digital Synthesizer，中文名称是直接数字合成器，是一种新型的频率合成技术，具有较高的频率分辨率，可以实现快速的频率切换，并且在改变时能够保持相位的连续，很容易实现频率、相位和幅度的数控调制，以其使用方便和品路分辨率高等优点，在现代通信领