eda课程设计基于fpga的任意波形发生器734nuh.doc

EDA课程设计 __基于FPGA的任意波形发生器 学院： 通信与电子工程学院 摘 要 本文主要探索了应用FPGA灵活可重复编程和方便在系统重构的特性，以Verilog HDL为设计语言，运用QuarrtusII软件，将硬件功能以软件设计来描述，提高了产品的集成度，缩短开发周期。所设计的波形发生器可产生正弦波（sina_wave）、锯齿波（swat_wave）、矩形波（squr_wave）、三角波（trig_wave）四种信号，能够实现信号的转换并且频率可调； 关键字：任意波形发生器 FPGA Verilog HDL QuartusII Abstract This paper explored the application of flexible and reprogrammable FPGA and convenience features in the system reconfiguration to Verilog HDL design language, the hardware functions to software design to describe and improve the integration of products and shorten the development cycle. Waveform generator designed to produce sine wave (sina_wave), ramp (swat_wave), rectangular wave (squr_wave), triangular wave (trig_wave) four signals, to achieve signal conversion and frequency adjustable; Keywords: Arbitrary Waveform Generator FPGA Verilog HDL QuartusII 目录 摘 要 I Abstract II 目录 III 第 1章 绪论 1 1.1 概述 1 1.2 任意波形发生器的功能 1 1.3 国内外发展现状 2 第2章 波形发生器的基本理论 4 2.1 FPGA简介 4 2.2 Verilog 语言简介 4 2.2.1 Verilog语言概述 4 2.2.2 VerilogHDL基本结构 5 2.3 QuarrtusII概述 6 第3章 方案设计 8 3.1 系统介绍 8 3.2波形发生器各个模块设计 9 3.2.1 Wave_gen 模块 9 3.2.2 波形数据存储 ROM 模块 9 第4章 波形发生器软件仿真 11 4.1 设计平台及仿真工具 11 4.2 仿真过程 11 结论 14 附录 16 第 1章 绪论 1.1 概述 波形发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路，自动控制系统，教学实验等领域，目前使用出现了大量能够产生多种波形且性能稳定的任意波形发生器，但大多数方案都是基于串行或并行总线进行数据的传输，这种方案虽然成本较低，但系统的实时性较差，难以满足复杂波形的大数据量的传输要求。我们设计了一种基于FPGA芯片的任意波形发生器，充分利用了FPGA强大的逻辑功能，实现了利用单片FPGA芯片控制整个系统的方案。 任意波形发生器既具有其他信号源的信号生成能力，又可以通过各种编辑手段生成任意的波形采样数据，方便地合成其他信号源所不能生成的任意波形，从而满足测试和仿真实验的要求。任意波形发生器的主要功能包括： （1）函数发生功能 基础实验中，为了验证电路功能、稳定性和可靠性，需要给它施加理想波形，任意波形发生器能替代函数发生器提供正弦波、方波、三角波、锯齿波等波形，还具有各种调制和扫频能力。利用任意波形发生器的这一基础功能就能满足一般实验的信号需求。 （2）任意波形生成 运行在实际电子环境中的设备，由于各种干扰的存在以及环境的变化，实际电路中往往存在各种信号缺陷和瞬变信号，例如过脉冲、尖峰、阻尼瞬变、频率突变等。任意波形发生器可以模拟这些特殊信号，以测试系统的实际性能。 （3）信号还原功能 在一些军事、航空等领域，有些电路运行环境很难估计，在设计完成之后，在现实环境中还需要更进一步的实验验证，而有些实验的成本很高或者风险性很大（如飞机试飞时发动机的运行情况），人们不可能重复作实验来判断所设计产品的可行性和稳定性。此时，可以利用任意波形发生器的信号还原功能。在做一些高耗费、高风险实验时，可以通过数字示波器把实际中用到的实际波形记录下来，再通过计算机接口下载到任意波形发生器，通过任意波形发生器还原实验中的实际波形并加到设计电路中，做进一步