DDS信号发生器设计

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一、关于IP软核的使用方法

1.PLL

PLL全称Phase Locked Loop，也就是锁相环，是一种反馈控制电路。PLL对时钟网络进行系统级的时钟管理和偏移控制，具有时钟倍频、分频、相位偏移和可编程占空比的功能。
PLL是FPGA重要的资源，不同FPGA的PLL 是不一样。以我们开发板的Cyclone IV为例，它有两个PLL，每个PLL可以提供5路输出。
PLL 的时钟输入可以是PLL 所在的 Bank 的时钟输入管脚或者其他 PLL 的输出，FPGA 内部产生的信号不能驱动PLL。Cyclone IV PLL 产生的时钟可以为单端时钟信号或差分时钟信号, 可以通过GCLK 网络直接驱动 FPGA 外部的 IO 口。

module test_IP(input           clk     ,//时钟信号input           rst_n   ,//上电复位低有效output          c0      ,output          c1      ,output          c2      ,output          c3      ,output          locked  ,
);
// //PLLpll	pll_inst (.areset ( ~rst_n ),//IP复位高有效.inclk0 ( clk    ),//输入时钟.c0     ( c0     ),//输出时钟.c1     ( c1     ),//输出时钟.c2     ( c2     ),//输出时钟.c3     ( c3     ),//输出时钟.locked ( locked ) //时钟输出锁--锁定不稳定时钟输出);
endmodule

2.RAM

RAM介绍：
RAM的英文全称是Random Access Memory，即随机存取存储器，它可以随时把数据写入任一指定地址的存储单元，也可以随时从任一指定地址中读出数据。其读写速度是由时钟频率决定的。RAM主要用来存放程序及程序执行过程中产生的中间数据、运算结果等。其特点适合双向交换数据。

module test_IP(input           clk     ,//时钟信号input           rst_n   ,//上电复位低有效input           rden    ,input           wren    ,input   [7:0]   address ,input   [7:0]   data    ,output  [7:0]   q
);//RAM_1portRAM_1port	RAM_1port_inst (.aclr       ( ~rst_n    ),.address    ( address   ),.clock      ( clk       ),.data       ( data      ),.rden       ( rden      ),.wren       ( wren      ),.q          ( q         ));
endmodule

3.FIFO

FIFO的英文全称是First In First Out，即先进先出。FPGA使用的FIFO一般指的是对数据的存储具有先进先出特性的一个缓存器，常被用于数据的缓存或者高速异步数据的交互，也即所谓的跨时钟域信号传递。
它与FPGA内部的RAM和ROM的区别是没有外部读写地址线，采取顺序写入数据，顺序读出数据的方式，使用起来简单方便，由此带来的缺点就是不能像RAM和ROM那样可以由地址线决定读取或写入某个指定的地址。

module test_IP(input           clk     ,//时钟信号input           rst_n   ,//上电复位低有效input   [7:0]   data    ,input           rdreq   ,input           wrreq   ,output          empty   ,output          full    ,output  [7:0]   q       ,output  [7:0]   usedw   );// //FIFOfifo	fifo_inst (.aclr   ( ~rst_n    ),.clock  ( clk       ),.data   ( data      ),.rdreq  ( rdreq     ),.wrreq  ( wrreq     ),.empty  ( empty     ),.full   ( full      ),.q      ( q         ),.usedw  ( usedw     ));
endmodule

二、数字频率合成设计制作一个波形发生器

1.正弦波

module phase_accumulator (input clk,input [31:0] freq_word,output reg [31:0] phase
);
always @(posedge clk) beginphase <= phase + freq_word;
end
endmodule

2.方波

module square_wave (input [31:0] phase,output reg wave_out
);
always @(phase) beginwave_out = phase[31]; // 取最高位作为方波输出
end
endmodule

3.DDS

module dds_generator (input clk,input [31:0] freq_word,output [11:0] sine_out,output square_out
);
wire [31:0] phase;
phase_accumulator acc (.clk(clk),.freq_word(freq_word),.phase(phase)
);
// 正弦波ROM（实例化IP核）
sine_rom rom (.address(phase[31:22]), // 取高10位作为ROM地址.clock(clk),.q(sine_out)
);
square_wave sq (.phase(phase),.wave_out(square_out)
);
endmodule