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基于Nois Ⅱ程控数字信号源设计 　　摘要：直接数字频率合成（DDS）技术在现代通信领域占据重要地位。在此提出了将Altera公司的Nois Ⅱ软核嵌入到FPGA器件内部来控制高性能直接数字频率合成器AD9854的方案，详细说明了系统设计电路的结构和软件设计的方法。提出了一种新的信号源控制方法，该系统具有频率分辨高、相位输出连续、可视化界面、多波形输出等优点，具有较高的市场实用价值。 　　关键词：Nois Ⅱ； DDS； FPGA； 信号源 　　中图分类号：TN919?34文献标识码：A文章编号：1004?373X(2012)06?0008?03 　　Design of programmable digital signal generator based on Nios Ⅱ 　　ZHANG Min, ZHU Mu, MA Wen?jie, CHEN An?wei 　　(Electronic and Information Engineering, Harbin Institute of Technology (Weihai), Weihai 264209, China) 　　Abstract： Direct Digital Synthesis (DDS) technology plays an important role in the field of modern communication. A new method that Nios Ⅱ CPU soft nucleus of Altera company is embedded in FPGA to control the high performance DDS AD9858 is introduced in this paper. The circuit digram and softwore control flow are presented in detail. A new design of signal source is introduced. It has many advantages, such as high frequency resolution, continuous phase output, visual interface and multi?waveform output, so it has a high practical value. 　　Keywords： Nios Ⅱ; DDS; FPGA; signal generator 　　 　　收稿日期：2011?10?260引言 　　直接数字频率合成(DDS)［1］方式即通过可编程技术从一个标准参考时钟产生多种频率，解决了传统波形发生器高频段波形失真的缺点。而Altera公司提供的SoPC Builder［2］工具将Nois Ⅱ CPU软核嵌入到FPGA内部以控制高性能DDS器件AD9854,利用Nois Ⅱ占用芯片子资源少，成本低，可移植性高的特点。结合专用DDS的高速型和完备性，很好地解决了控制时序的不连续性。同时又大大减少处理器外围扩展元件数目，降低外围电路布局走线的复杂度,提高系统的抗干扰能力，控制灵活方便，具有较高的性价比。便于今后升级扩展。 　　1系统功能的整体描述 　　该系统主要包含3个单元：FPGA控制单元、AD9854信号产生单元和人机交互单元。系统整体框图如图1所示。系统了实现3种波形输出，可产生0～32 MHz的正弦波、方波以及FSK信号，同时在液晶上显??出相应的波形以及工作参数。外部键盘可以设置信号参数。 　　 　　图1电路硬件设计框图1.1FPGA控制单元 　　FPGA电路如图2所示。其中Nois Ⅱ为32位的软核CPU，外接64 Mb的SDRAM芯片和一片EPCS16的FLASH芯片。定义了一个基于Avalon总线接口的键盘控制器，用于对外接键盘进行扫描和译码。利用SOPC Builder中现有的LCD控制器IP来实现对LCD的控制。扩展了AS下载和JTAG调试口，方便程序控制。 　　1.2AD9854信号产生单元 　　 AD9854的DDS核具有48位的频率分辨率［3］。输出的信号频率最高达150 MHz、频率分辨率可达1 μHz。将AD9854的8位数据线、5位地址线以及一些控制信号线（复位、寄存器数据更新引脚、FSK引脚等）引出连接到FPGA的通用I/O口上，使得FPGA可以完成对AD9854的相关配置与控制。AD9854的时钟输入采用了差分时钟输入形式。 　　 　　图2FPGA控制电路框图 1.3人机交互界面 　　本单元由液晶显示单元［4］和PS/2键盘输入单元组成。液晶单元采用ILI932