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基于FPGA的信号发生器设计报告

2013年全国大学生电子设计竞赛

基于FPGA的信号发生器设计

题目： 信号发生器 班级： xxxxxxxxxxxx 成员： xxx 指导老师： xxx

2013年7月30日

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基于FPGA的信号发生器设计报告

目录

一、设计要求 ............................................................................................................... 4

1. 基本要求.................................................................................................... 4

二、设计方案 ............................................................................................................... 4 三、系统基本原理 ....................................................................................................... 5

3.1函数信号发生器的几种实现方式.................................................................. 5

3.1.1程序控制输出方式............................................................................... 5 3.1.2 DMA输出方式....................................................................................... 6 3.1.3可变时钟计数器寻址方式................................................................... 6 3.1.4直接数字频率合成方式....................................................................... 7 3.2频率合成器简介.............................................................................................. 7

3.2.1频率合成技术概述............................................................................... 7 3.2.2频率合成器主要指标........................................................................... 8 2.3 DDS原理.......................................................................................................... 9

3.3.1相位累加器........................................................................................... 9 3.3.2波形ROM.............................................................................................. 11 3.3.3 DDS频率合成器优缺点..................................................................... 11

四、单元模块设计 ..................................................................................................... 12

4.1系统框图................................................................................................. 12 4.2相位累加器与相位寄存器的设计......................................................... 13 4.3波形ROM的设计..................................................................................... 14 4.4频率控制模块的设计............................................................................. 17 4.5 D/A转换器............................................................................................. 18 4.6滤波模块................................................................................................. 20

五、系统源程序 ......................................................................................................... 20

5.1 Verilog HDL 源程序：........................................................................ 20 5.2 STM32 源程序：.................................................................................... 24

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基于FPGA的信号发生器设计报告

摘

要

直接数字频率合成DDS(Direct Digital Synthesizer)是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术。与第二代基于锁相环频率合成技术相比，DDS具有频率切换时间短、频率分辨率高、相位可连续变化和输出波形灵活等优点，因此，广泛应用于教学科研、通信、雷达、自动控制和电子测量等领域。该技术的常用方法是利用性能优良的DDS专用器件，“搭积木”式设计电路，这种“搭积木”式设计电路方法虽然直观，但DDS专用器件价格较贵，输出波形单一，使用受到一定限制，特别不适合于输出波形多样化的应用场合。随着高速可编程逻辑器件FPGA的发展，电子工程师可根据实际需求，在单一FPGA上开发出性能优良的具有任意波形的DDS系统，极大限度地简化设计过程并提高效率。本文在讨论DDS的基础上，介绍利用FPGA设计的基于DDS的信号发生器。

关键字：FPGA；DDS；函数信号发生器；

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