基于fpga的波形发生器的设计.ppt

毕业设计中期答辩基于基于FPGA的波形发生器的设计的波形发生器的设计 导师：陈华敏导师：陈华敏 姓名：闫吉忠姓名：闫吉忠 班级：班级：099441099441班班 系别：电子与电气工程系系别：电子与电气工程系绪论 n n随着科学实验研究的需求的不断发展，传统的波形发生器在一些特定的场合己经不能满足要求。所以需要能提供一些非常规的测试信号源，即能产生现场所需要波形的任意波形发生器(Arbitrarry Waveform Generator,AWG)。任意波形发生器是不断发展的数字信号处理技术和大规模集成电路工艺蕴育出来的一种新型测量仪器，能够满足人们对各种复杂信号或特殊信号的需求，代表了信号源的发展方向。研制波形发生器的意义研制波形发生器的意义 波形发生器是各种测试和实验中不可或缺的工具，在波形发生器是各种测试和实验中不可或缺的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学领域应用十分广泛。不论通信、测量、雷达、控制、教学领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是教学上，波形发生器都是电子工程师是在生产、科研还是教学上，波形发生器都是电子工程师进行信号仿真试验的最佳工具。随着我国经济和科技的发进行信号仿真试验的最佳工具。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段提出了更高的要求，而展，对相应的测试仪器和测试手段提出了更高的要求，而波形发生器已成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发波形发生器已成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发波形发生器具有很大的意义。而传统的波形发生器多采用波形发生器具有很大的意义。而传统的波形发生器多采用模拟电路或单片机或专用芯片，由于成本高或控制方式不模拟电路或单片机或专用芯片，由于成本高或控制方式不灵活或波形种类少不能满足实际需求。灵活或波形种类少不能满足实际需求。波形发生器的实现方式 n n程序控制输出方式 n nDMA输出方式 n n可变时钟计数器寻址方式 n n直接数字频率合成方式 直接数字频率合成器的原理 n nDDS的工作原理是基于相位和幅度的对应关系，通过改变频率控制字来改变相位累加器的累加速度，然后在固定时钟的控制下取样，取样得到的相位值通过相位幅度转换得到与相位值对应的幅度序列，幅度序列通过数模转换得到模拟形式量化的正弦波输出。DDS的结构原理 硬件电路设计 n n微处理器控制模块 n n键盘与显示电路n n数码管显示 n nDDS通道的FPGA实现模块n nD/A转换电路设计 n n滤波电路模块 软件设计 n n键盘子程序 数码显示子程序 任意波形发生器的FPGA实现 n n早期的早期的DDSDDS系统使用分离的数字器件搭接，随着整个电路系统使用分离的数字器件搭接，随着整个电路系统运行频率的升高，采用分离器件构建的系统运行频率的升高，采用分离器件构建的DDSDDS电路有其电路有其自身无法克服的缺点，主要表现在电磁兼容和系统工作频自身无法克服的缺点，主要表现在电磁兼容和系统工作频率上。后来出现的专用率上。后来出现的专用DDSDDS芯片极大的推动了芯片极大的推动了DDSDDS技术技术的发展，但专用的发展，但专用DDSDDS芯片价格昂贵，且无法实现任意波形芯片价格昂贵，且无法实现任意波形输出，近来，输出，近来，CPLDCPLD及及FPGAFPGA的发展为实现的发展为实现DDSDDS提供了更提供了更好的技术手段。好的技术手段。n nFPGAFPGA的应用不仅使得数字电路系统的设计非常方便，并的应用不仅使得数字电路系统的设计非常方便，并且还大大缩短了系统研制的周期，缩小了数字电路系统的且还大大缩短了系统研制的周期，缩小了数字电路系统的体积和所用芯片的品种。而且它的时钟频率已可达到几百体积和所用芯片的品种。而且它的时钟频率已可达到几百兆赫兹，加上它的灵活性和高可靠性，非常适合用于实现兆赫兹，加上它的灵活性和高可靠性，非常适合用于实现波形发生器的数字电路部分。波形发生器的数字电路部分。FPGA设计流程 总结 在这一段时间内，主要是了解了我毕业设计的主要模块，并且将主要实现功能的模块通过资料认真学习了一下，下一步主要是仿真和论文的格式的修改。