波形发生器在各大行业中均有使用，带来了诸多便利。对于波形发生器，小编在往期文章中做过很多介绍。本文中，主要在于探讨波形发生器的实现过程。具体而言，将介绍基于Verilog实现DDS任意波形发生器。如果你是波形发生器的爱好者，疑惑想要了解本文的探讨内容，都不妨继续往下阅读哦。
一、总体方案实现及系统框图
在该DDS电路组成上，包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度/相位转换电路。频率累加器对输入信号进行累加运算，产生频率控制数据，相位累加器对代表频率的M位二进制码进行累加运算，产生后面波形存储器所需的查表地址，幅度/相位转换电路实际上就是一个波形存储器，供查表使用，读出数据送人D/A转换器和低通滤波器。
系统设计原理框图如下：
系统设计原理框图
二、系统组成模块简介
1、顶层模块
顶层模块是系统程序的主模块，它负责将fom查找表、相位累加等模块组装在一起，通过调用的关系使它们组合成为一个有机的整体。在顶层模块中，定义了参考时钟的输入，复位端口，波形输出、频率控制字等。
2、相位累加器模块
相位累加器是决定系统性能的关键部分，主要是利用频率控制字和相位控制字来累加出寻址地址。相位累加器在基准频率信号clk的控制下以频率控制字data为步长进行累加运算，产生需要的频率控制数据，在时钟的控制下把累加的结果作为波形存储器ROM的地址，实现对波形存储器ROM的寻址。由于相位累加模块通过C语言实现比较容易，故我们没有单独成立一个模块，而是将它集成到了顶层模块的一个always语句块中：
case(choose_wave) 2‘b00:begin
sin_ena <= 1’b1;
cos_ena <= 1‘b0;
sawtooth_ena <= 1’b0;
triangle_ena <= 1‘b0;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //关键代码，实现相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
2’b01:begin
cos_ena <= 1‘b1;
sin_ena <= 1’b0;
sawtooth_ena <= 1‘b0;
triangle_ena <= 1’b0;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //关键代码，实现相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
2‘b10:begin
sin_ena <= 1’b0;
cos_ena <= 1‘b0;
sawtooth_ena <= 1’b1;
triangle_ena <= 1‘b0;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //关键代码，实现相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
2’b11:begin
sin_ena <= 1‘b0;
cos_ena <= 1’b0;
sawtooth_ena <= 1‘b0;
triangle_ena <= 1’b1;
if(ADD_B > 256) ADD_B <= 0; //关键代码，实现相位累加的功能
else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;
end
default:begin
ADD_B <= 9‘b0;
sin_ena <= 1’b0;
cos_ena <= 1‘b0;
sawtooth_ena <= 1’b0;
triangle_ena <= 1‘b0;
end
endcase
在程序中还出现了一个变量(wave_choose)这是一个用来选择所要输出波形的一个变量，通过它可以控制输出的波形种类(正弦波，余弦波，三角波，锯齿波)。但是由于在设计的时候没有考虑到存在负值的影响，导致最后综合的结果不正确，经过询问老师知道修改方法是将rom查找表中所有采样点的电压负值全部抬高，消除负值，但是由于时间的原因没有来得及修改，也不知道方案修改的结果。
3、查找表
本模块实现的是一个rom存贮器，用于存储采样的波形数据，并提供地址查找的功能。具体实现的过程：
1) 首先使用数学工具计算得到波形采样点，生成mif文件
2) 导入数据采样点，给每一个采样点分配地址，并提供外部寻址的接口，此过程可以通过Quartas Ⅱ来辅助完成
由于我们组的设计时在modelsim下进行的，modelsim面向的是仿真，它不会产生所谓的“rom”这种实际的电路，所以我们没有采用这样的方法，而是简单的使用case语句来实现。虽然这样也能得到预期的效果，但是它却没有真正的生成一个“rom”，根据我组的综合结果来看，使用case语句生成的是一个与输入相关的复杂的逻辑网络，而不是rom那样有一定规则的电路结构。一下是我们使用C语言产生采样点的程序：
void main(){ int i，j = 0;;
FILE *fp;
fp=fopen(“data.txt”，“w”);
for(i=0;i<=256;i++){
//j=255*sin(2*3.14159/256*i)+0.5;//四舍五入
fprintf(fp，“i=%d，\tj=%d\n”，i，j); }
fclose(fp); }
以上便是此次小编带来的“波形发生器”相关内容，通过本文，希望大家对如何基于Verilog开发DDS任意波形发生器具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，小编将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!
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