课程设计 eda设计的信号发生器设计.docVIP

EDA课程设计报告 一 摘要 随着基于的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机等领域的重要性日益突出。作为一个学电子信息专业的学生，我们不断地去了解更多的新产品信息，这更加要求我们对EDA有个全面的认识。在我们的日常中有很重要的应用，用VHDL语言去将会使们对本知识可以更好地掌握VHDL的采用自顶向下设计方法实现的信号发生器，该设计方法具有外围电路简单，程序修改灵活和调试容易等特点，并通过计算机仿真和实验证明了设计的正确性。 关键词：FPGA 信号发生器 VHDL 自顶向下 二 题目分析 要求设计一个函数信号发生器，该函数信号发生器能够产生方波、三角波、正弦波、及锯齿波，并且可以通过选择开关选择相应的波形输出；系统具有复位的功能；通过使能按键确定输出的波形及确定是否输出波形。FPGA是整个系统的核心，构成系统控制器，波形数据存储器，分频器，选择输出，调幅等功能。 通过以上分析设计要求完成的功能，确定函数信号发生器可由频率选择模块、地址发生模块、波形数据模块、输出波形选择模块、幅度调节模块等组成，以及按键复位控制和时钟输入，其中时钟输入为可调，即改变时钟频率可以改变波形频率。由此可确定系统的总体原理框图为： 系统时钟输入后，通过使能开关选择是否产生波形，当各个模块产生相应的信号波形后，通过波形选择模块选择开关选泽输出不同的波形，再通过幅度调节调节输出波形的幅度，就可得到想要的函数波形。此外通过实验箱自带的D/A转换器，可以将产生的数字信号（由FPGA输出）转换为相应的模拟信号，再通过示波器观察输出波形。整个系统设计的核心就是FPGA部分。 三 硬件电路设计 由题目分析可知，要完成整体设计，可通过QuartusⅡ设计出以下各个模块的原理图： 分频器的原理图 图3.1 分频器原理图 地址发生器的原理图 图3.2 地址发生器的原理图 正弦波发生器的原理图 图3.3 正弦波发生器的原理图 方波信号发生器的原理图 图3.4 方波信号发生器的原理图 锯齿波信号发生器的原理图 图3.5 锯齿波信号发生器的原理图 三角波信号发生器的原理图 图3.6 三角波信号发生器的原理图 四选一选择器原理图 图3.7 四选一选择器原理图 移位寄存器调幅的原理图 图3.8 移位寄存器调幅的原理图 其中各波形数据存储ROM的HEX数据文件分别如下各图所示： 图3.9 正弦波数据 图3.10 方波数据 图3.11 锯齿波数据 图3.12 三角波数据 经过对设计要求的仔细分析与思考，把以上各模块根据其功能和设计思路设计出总的系统原理图如图3.13所示： 图3.13 系统综合原理图 对整个系统进行硬件测试的引脚设定锁定如图3.14所示，测试时采用的是GW48-EDA系统的电路模式6。 图3.14 引脚锁定图 四 程序设计 数控分频器的程序设计 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY DVF IS PORT( DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); CLK: IN STD_LOGIC; FOUT:OUT STD_LOGIC); END DVF; ARCHITECTURE behav of DVF IS SIGNAL FULL: STD_LOGIC; BEGIN P_REG: PROCESS(CLK) VARIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF CNT8THEN CNT8:=DIN; FULL=1; ELSE CNT8:=CNT8+1; FULL=0; END IF; END IF; END PROCESS P_REG; P_DIV:PROCESS(FULL) VARIABLE CNT2:STD_LOGIC; BEGIN IF FULLEVENT AND FULL=1 THEN CNT2:=NOT CNT2; IF CNT2=1 THEN FOUT=1; ELSE FOU