EDA课程设计报告-正弦波信号发生器的设计.doc

《EDA》课程设计报告 ——正弦波信号发生器的设计 一、设计目的 通过本次课程设计，进一步了解QUARTUS Ⅱ与LPM_ROM与FPGA硬件功能的使用方法。培养自己查阅资料及解决问题的能力。 二、设计要求 通过按键，可以控制输出的是正弦波或三角波。 通过ADC0832输出正弦波与三角波，电压V范围在0至-10V之间 3、 通过示波器观察波形。 三、设计内容： 在QUARTUSII上完成信号发生器的设计。最后在实验板上实测，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使用实验板上的ADC0832。 设计原理： 图1所示的波信号发生器的结构由五部分组成： 1、计数器或地址发生器（这里选择8位）。正弦信号数据ROM（8位地址线，8位数据线），含有256个8位数据（一个周期）。 2、VHDL顶层设计。 3、8位D/A 图1所示的信号发生器结构图中，顶层文件adc.vhd在FPGA中实现，包含两个部分：ROM的地址信号发生器，由8位计数器担任；一个正弦数据ROM（或者一个三角波数据ROM），由LPM_ROM模块构成。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256点），以及D/A输出的频率f的关系是：f=fo/256 图1 正弦信号发生器结构框图 图一 信号发生器结构图 图2 信号发生器的设计图 设计步骤： 建立.mif格式文件 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： #includestdio.h #includemath.h main() { int i; float s; for(i=0;i256;i++) { s=sin(atan(1)*8*i/256); printf(%d :%d;\n,i,(int)((s+1)*255/2)) } } 以zx.c保存。 产生三角波数值的C程序如下： #includestdio.h #includemath.h main() { int i; float s; for(i=0;i256;i++) { s=i; printf(%d :%d;\n,i,s); } } 以sj.c保存。 其次，把上述程序编译后，会生成EXE文件，在DOS命令行下分别执行以下命令： zx zx.mif; sj sj.mif; 将生成的*.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=256; ADDRESS_RADIX=DEC; DATA_RADIX=DEC; CONTENT BEGIN …… ……(数据略去) END; 在设计信号发生器前，必须首先完成存放波形数据ROM的设计。设计步骤如下： 打开QUARTUS Ⅱ。在files菜单中选择new产生一个对话框，选择Block Diagram/Schematic File 项，会生成一个*.bdf文件，双击文件空白处， 跳出symbol窗口，在改窗口下选择megafunctionsstoragelpm_rom。 在跳出的 MegaWizard Plug-In Manager中选 择VHDL，路径保存在D：\chengxv\中 在parameter settings 窗口中，选择currently selected device family :cyclone.选择ROM控制线、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8和64；选择地址锁存控制信号dual clock。在对话框的“What should the RAM…”栏选择默认的Auto。 单击NEXT，将此界面数据如图设置 单击Next按钮，选择BROWSE，选择利用C做成的MIF文件，将此模块命名为ROM0，再单击Finish 按钮后完成ROM0定制。 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 = .mif。最后生成的ROM0元件文件如源代码1所示. 源代码： 1）、源代码1如下所示： LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; LIBRARY altera_mf; USE altera_mf.all; ENTITY ROM0 IS PORT ( address : IN STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0); inclock : IN STD_LOGIC ; q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) ); END ROM0