波形发生器(VHDL).docVIP

华南理工大学广州学院 数字系统设计（VHDL）课程报告 题目：波形发生器 姓 名： 学 号： 序 号： 学 院： 班 级： 指导老师： 完成时间： 2014-1-1 __ 题目:波形发生器 功能及原理介绍 1、功能介绍 此波形发生器，通过选择“00”、“01”、“10”、“11”，这四种模式来选择相应的波形输出，除此之外，它还可以产生一些其它的波形，利用MIF文件生成器产生波形的MIF文件，由此产生各种波形。这个波形发生器可以用作信号发生器，产生一些自己所需要的信号。 2、原理介绍 正弦信号发生器的结构由 3 部分组成：数据计数器或地址发生器、数据 ROM 和 D/A。性能良好的正弦信 号发生器的设计要求此 3 部分具有高速性能，且数据 ROM 在高速条件下，占用最少的逻辑资源，设计流程最便捷，波 形数据获最方便。顶层文件any_bo.VHD 在FPGA 中实现，包含2 个部分：ROM 的地址 信号发生器由7 位计数器担任，和正弦数据ROM，拒此，ROM 由LPM_ROM 模块构成能达到最优设计，LPM_ROM 底层是FPGA 中的EAB 或ESB 等。地址发生器的时钟CLK 的输入频率 f0 与每周期的波形数据点数（在此选择 128 点）。 2.1.MIF文件生成器的使用方法 mif文件就是存储器初始化文件，即memory initialization file，用来配置RAM或ROM中的数据。而产生MIF文件的在这里有三种方法：（1）利用Quartus自带的mif编辑器、（2）利用mif软件来生成、（3）用C语言或者matlab语言等来生成，而我就利用MIF文件生成器MIF_Maker 2010来产生MIF文件。 ① 双击打开MIF_Maker 2010，如图 首先我们对所需要的MIF文件对应的波形参数进行设置，如上图，在“查看”，并于此下拉菜单中选择“全局参数设置”，如选择波形参数：数据长度128，输出数据位宽8，数据格式十六进制（有的情况下需要选择符号类型），初始相位0度，按“确定”后，将会出现一波形编辑窗。 ②然后选择波形类型。选择“设定波形”，再选择“正弦波”，如下图 ③若要选择其它的波形也可以，如果要编辑任意波形，可以选择“手绘波形”项，在下拉菜单中选择“线条”，如图，表示可以手工绘制线条。 ④最后选择“文件”中的“保存”，将此编辑好的波形文件以MIF格式保存即可。 ⑤产生的MIF文件像如下图一样，每对应一个地址就有一个采样数据 2.2.利用LPM_ROM的定制和使用 FPGA中的ROM除了作为数据和程序存储单元外，ROM还有其它的用处，如数字信号发生器的波形数据存储器、查表式计算器的核心工作单元等等。 （1）单击Tools下的MegaWizard Plug-in Mannager管理器按钮，进入如图的LPM模块 （2）选择Memory Compliler中的ROM:1-PORT项，FPGA是CycloneII系列，文本表达选择VHDL，文件名为fang_bo等等，如下图 （3）定制调用此ROM模块的参数设置和初始化条件的配置如下两图 2.3.利用嵌入式逻辑分析仪SignalTapII对输出波形进行显示 利用FPGA片上资源实现逻辑分析仪的功能。signaltap和你自己的逻辑设计一起被quartus编译，生成的sof文件中会包含signaltap。使用时在quartus中打开当前工程，打开stp文件（signaltap的定义文件），把sof下载到器件中就可以开始抓取波形了。 ①SignalTap II嵌入逻辑分析仪集成到Quartus II设计软件中，能够捕获和显示可编程单芯片系统（SOPC）设计中实时信号的状态，这样开发者就可以在整个设计过程中以系统级的速度观察硬件和软件的交互作用。它支持多达1024个通道，采样深度高达128Kb，每个分析仪均有10级触发输入/输出，从而增加了采样的精度。SignalTap II为设计者提供了业界领先的SOPC设计的实时可视性，能够大大减少验证过程中所花费的时间。目前SignalTap II逻辑分析仪支持的器件系列包括：APEXT II, APEX20KE, APEX20KC, APEX20K, Cyclone, Excalibur, Mercury, Stratix GX, Stratix。 ② SignalTap II将逻辑分析模块嵌入到FPGA中，逻辑分析模块对待测节