基于fpga的多功能信號源設計與實現(xiàn)

1、<p>　　草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚基于FPGA的多功能信號源設計與實現(xiàn)草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚草魚</p><p>　　草魚 草魚摘 草魚 草魚 草魚 草魚要草魚草魚直接數(shù)字頻率合成（DDS）是七十年代初提

2、出的一種新的頻率合成技術，鯉魚其數(shù)字結構滿足了現(xiàn)代電子系統(tǒng)的許多要求，鯉魚因而得到了迅速的發(fā)展，鯉魚現(xiàn)場可編程門陣列器件（FPGA）的出現(xiàn)，鯉魚改變了現(xiàn)代電子數(shù)字系統(tǒng)的設計方法，鯉魚提出了一種全新的設計模式。草魚本設計結合這兩項技術，鯉魚并利用FPGA靈活的控制技術，鯉魚設計了一種新的波形發(fā)生器。草魚草魚本文首先介紹了DDS的基本原理，鯉魚接著對EDA技術及可編程邏輯器件的特點和發(fā)展歷程進行了詳細地介紹，鯉魚 草魚其中對要使用到的Qu

3、artus 草魚II、pork 草魚MATLAB/DSP 草魚Builder、porkModelSim 草魚等軟件作了介紹。草魚草魚根據(jù)DDS基本原理用VHDL語言完成了對正弦信號發(fā)生器、pork數(shù)字移相信號發(fā)生器的設計，鯉魚并用Quartus 草魚II進行時序仿真，鯉魚嵌入式邏輯分析儀（SignalTap 草魚II）進行在線實時測試，鯉魚最后下載到EDA實驗開發(fā)平臺上進行試驗，鯉魚通過示波器觀察實驗結果。草魚草魚用現(xiàn)代DSP技術設

4、計工具DSP 草魚Build</p><p>　　草魚ABSTRACT草魚草魚Direct 草魚Digital 草魚frequency 草魚Synthesis 草魚(DDS) 草魚was 草魚advanced 草魚rapidly 草魚in 草魚early 草魚1970s 草魚and 草魚has 草魚been 草魚developing 草魚owing 草魚to 草魚its 草魚entirely 草魚digit

5、al 草魚structure. 草魚The 草魚appearance 草魚of 草魚Field 草魚Programmable 草魚Gates 草魚Array 草魚has 草魚changed 草魚the 草魚design 草魚method 草魚of 草魚digital 草魚electronic 草魚system 草魚and 草魚provided 草魚a 草魚new 草魚design 草魚model. 草魚With 草魚the 草魚two

6、草魚technology 草魚and 草魚the 草魚flexible 草魚control 草魚ability 草魚of 草魚FPGA, 草魚Functional 草魚Waveform 草魚Ge</p><p>　　草魚目 草魚 草魚 草魚錄草魚草魚摘 草魚 草魚 草魚 草魚要I草魚ABSTRACTII草魚草魚1 草魚 草魚緒 草魚論1草魚1.1 草魚頻率合成技術的種類1草魚1.1.1 草

7、魚直接模擬式頻率合成器1草魚1.1.2 草魚鎖相式頻率合成技術1草魚1.1.3 草魚直接數(shù)字頻率合成技術3草魚1.1.4 草魚混合式頻率合成技術3草魚1.2 草魚本文的主要工作4草魚2 草魚 草魚DDS技術及原理5草魚2.1 草魚DDS工作原理5草魚2.2 草魚基本DDS結構的常用參量計算7草魚2.3 草魚DDS的優(yōu)缺點7草魚2.3.1 草魚DDS的優(yōu)點7草魚2.3.2 草魚DDS的缺點8草魚

8、2.4 草魚本章小結9草魚3 草魚 草魚 草魚EDA技術與可編程邏輯器件10草魚3.1 草魚EDA技術的發(fā)展與VHDL語言10草魚3.1.1 草魚EDA技術10草魚3.1.2 草魚VHDL硬件描述語言10草魚3.1.3基于VHDL的自頂向下設計方法11草魚3.2可編程邏輯器件及其設計方法12草魚3.2.1可編程邏輯器件12草魚</p><p>　　草魚1 草魚 草魚緒 草魚論草魚

9、草魚頻率合成器是電子系統(tǒng)的心臟，鯉魚是決定電子系統(tǒng)性能的關鍵設備，鯉魚隨著通信、pork數(shù)字電視、pork衛(wèi)星定位、pork航空航天、pork雷達和電子對抗等技術的發(fā)展，鯉魚對頻率合成器提出了越來越高的要求。草魚頻率合成技術是將一個或多個高穩(wěn)定、pork高精確度的標準頻率經(jīng)過一定變換，鯉魚產(chǎn)生同樣高穩(wěn)定度和精確度的大量離散頻率的技術。草魚頻率合成理論自20世紀30年代提出以來，鯉魚已取得了迅速的發(fā)展，鯉魚逐漸形成了目前的4種技術：p

10、ork直接頻率合成技術、pork鎖相頻率合成技術、pork直接數(shù)字式頻率合成技術和混合頻率合成技術。草魚草魚草魚1.1 草魚頻率合成技術的種類草魚1.1.1 草魚直接模擬式頻率合成器草魚直接式頻率合成器是最先出現(xiàn)的一種合成器類型的頻率信號源。草魚這種頻率合成器原理簡單，鯉魚易于實現(xiàn)，鯉魚直接模擬式頻率合成器是由一個高穩(wěn)定、pork高純度的晶體參考頻率源，鯉魚通過倍頻器、pork分頻器、pork混頻器，鯉魚對頻率進行加、pork減

11、、pork乘除預算，鯉魚得到各種所需頻率。草魚直接合成法的優(yōu)點是頻率轉換時間段，鯉魚并</p><p>　　草魚2 草魚 草魚DDS技術及原理 草魚草魚草魚頻率合成技術是將一個（或多個）基準頻率變換成另一個（或多個）合乎質量要求的所需頻率的技術。草魚在通信、pork雷達、pork導航、pork電子偵察、pork干擾與抗干擾等眾多領域都有應用。草魚隨著各種頻率合成器和頻率合成方案的出現(xiàn)，鯉魚頻率合成技術得到了

12、不斷的發(fā)簪。草魚草魚草魚2.1 草魚DDS工作原理草魚DDS（Direct 草魚Digital 草魚Synthesizer）即直接數(shù)字合成器，鯉魚是一種新型頻率合成技術，鯉魚具有較高的頻率分辨率，鯉魚可以實現(xiàn)快速的頻率切換，鯉魚并且在頻率改變時能夠保持相位的連續(xù)，鯉魚很容易實現(xiàn)頻率、pork相位和幅度的數(shù)控調制。草魚草魚正弦信號發(fā)生器，鯉魚它的輸出可以用下式來描述：pork草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚

13、 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚式（2.1）草魚其中是指該信號發(fā)生器的輸出信號波形，鯉魚指輸出信號對應的頻率。草魚上式的表述對于時間t是連續(xù)的，鯉魚為了用數(shù)字邏輯實現(xiàn)該表達式，鯉魚必須進行離散</p><p>　　草魚3 草魚 草魚 草魚EDA技術與可編程邏輯器件草魚草魚本次設計的硬件采用的是Altera公司的Cyclone系列的FPGA器件。草魚

14、開發(fā)軟件是Quartus 草魚II。草魚采用VHDL語言和DSP 草魚Builder 草魚完成設計。草魚CPLD/FPGA是目前應用最廣泛的可編程邏輯器件（PLD）之一，鯉魚是半導體集成電路技術和電子設計自動化(EDA)技術的結晶。草魚草魚草魚3.1 草魚EDA技術的發(fā)展與VHDL語言草魚3.1.1 草魚EDA技術草魚EDA（Electronic 草魚Design 草魚Automatic 草魚電子設計自動化）技術研究的對象是電子

15、設計的全過程，鯉魚有系統(tǒng)級、pork電路級、pork物理級三個層次的設計；pork涉及的電子系統(tǒng)從低頻、pork高頻到微波，鯉魚從線性到非線性，鯉魚從模擬到數(shù)字，鯉魚從通用電路到專用集成電路結構的電子系統(tǒng)，鯉魚因此EDA技術研究的范疇相當廣泛。草魚草魚EDA是一種實現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品自動化設計的技術，鯉魚它與電子技術、pork微電子技術的發(fā)展密切相關，鯉魚它吸收了計算機科學領域的大多數(shù)最新研究成果，鯉魚以高性能</p>

16、<p>　　草魚4 草魚 草魚Matlab/DSP 草魚Builder 草魚設計向導草魚草魚DSP 草魚Builder可以幫助設計者完成基于FGPA的DSP系統(tǒng)設計。草魚除了圖形化的系統(tǒng)建模外，鯉魚DSP 草魚Builder還可以自動完成大部分的設計過程和仿真，鯉魚直至把設計文件下載至DSP開發(fā)板上。草魚利用Matlab\DSP 草魚Builder\Quartus 草魚II流程的DSP模塊或其他功能模塊可以成為單片F(xiàn)P

17、GA電路系統(tǒng)中的一個組成部分，鯉魚以擔任某個局部電路的功能；pork另一方面，鯉魚通過Matlab\DSP 草魚Builder，鯉魚可以直接為Nios嵌入式處理器設計各類加速器，鯉魚并以指令的形式加入到Nios得指令系統(tǒng)，鯉魚從而成為Nios系統(tǒng)的一個接口設備，鯉魚與整個片內嵌入式系統(tǒng)融為一體。草魚即利用DSP 草魚Builder和基本Nios 草魚CPU，鯉魚用戶可以根據(jù)設計項目的具體要求，鯉魚隨心所欲地構建自己的DSP處理器系統(tǒng)，鯉

18、魚而不再拘泥于其他DSP公司已上市的有限款式的DSP處理器。草魚草魚草魚4.1 草魚Matlab/DSP 草魚Builder及其設計流程草魚</p><p>　　草魚5 草魚 草魚各種信號的實現(xiàn)草魚草魚本次設計的硬件采用的是A1tera公司的cyclone系列中的EPlC3T144C8草魚的FPGA器件，鯉魚開發(fā)軟件是QuartusII6.1，鯉魚采用VHDL語言完成了DDS設計和數(shù)字移相信號發(fā)生器的

19、設計，鯉魚用DSP 草魚Builder完成了AM、porkFSK、porkQAM信號發(fā)生器的設計。草魚草魚草魚5.1DDS設計草魚如圖5.1所示的DDS基本原理組成框圖中，鯉魚參考信號為高穩(wěn)定性晶振，鯉魚其輸出信號用于提供DDS各種部件的同步工作：pork作為DDS核心的相位累加器，鯉魚由一個N位字長的二進制加法器和一個有時鐘取樣的N位寄存器組成，鯉魚作用是對頻率控制字進行線性累加；pork波形存儲器中所對應的是一張函數(shù)波形查詢表

20、，鯉魚對應不同的相位碼輸出不同的幅度編碼。草魚當相位控制字位0，鯉魚相位累加輸出的序列對波形存儲器尋址，鯉魚得到一系列離散的幅度編碼。草魚該幅度編碼勁D/A轉換后得到對應的階梯波，鯉魚最后經(jīng)低通濾波器平滑后可得到所需要的模擬波形。草魚相位累加器在基準時鐘的作用下，鯉魚進行線性相位累加，鯉魚當相位累加器加滿量時</p><p>　　草魚結 草魚論草魚草魚本文結合DDS函數(shù)波形發(fā)生器的設計和實現(xiàn)，鯉魚從理論和

21、實際兩個方面對數(shù)字直接頻率合成技術進行了研究。草魚在對波形發(fā)生器的研究中，鯉魚本設計主要工作及成果如下所示：pork草魚分析了頻率合成技術的基本問題，鯉魚介紹了各種傳統(tǒng)的頻率合成技術，鯉魚并重點介紹了數(shù)字信號頻率合成技術。草魚草魚詳細介紹了EDA技與可編程邏輯器件的發(fā)展，鯉魚并重點介紹了Altera公司的Cyclone 草魚系列的FPGA及其開發(fā)軟件Quartus 草魚II 草魚6.1。草魚草魚在杭州康芯的FPGA系列實驗箱上實現(xiàn)

22、了正弦信號和數(shù)字移相信號的產(chǎn)生。草魚草魚利用Matlab/DSP 草魚Builder/ModelSim軟件完成了正交幅度調制與解調、porkAM調制和FSK調制信號發(fā)生的設計，鯉魚并進行了軟件的仿真。草魚草魚掌握了電子系統(tǒng)設計的流程，鯉魚熟悉了各種硬件電路以及軟件編程方法。草魚草魚本設計完成了預定的所有功能，鯉魚但由于各方面的原因，鯉魚本設計還有許多需要完善和改進的地方。草魚例如本設計中的波形種類有限，鯉魚可利用現(xiàn)有的FPGA中的

23、ROM資源來存儲更多的波形，鯉魚另外</p><p>　　草魚參 草魚考 草魚文 草魚獻草魚草魚草魚[1]萬天才. 草魚頻率合成技術發(fā)展動態(tài)[J]. 草魚微電子學,2004, 草魚34(4): 草魚366-370.草魚[2]周俊峰，鯉魚陳濤著.基于FPGA的直接數(shù)字頻率合成器的設計和實現(xiàn)[J].國外電子元器件,2003,01草魚[3]褚振勇，鯉魚翁木云著.FPGA設計與應用[M].西安：pork西安電

24、子科技大學出版社，鯉魚2002.7草魚[4]潘松，鯉魚黃繼業(yè). 草魚EDA技術與VHD[M]L. 草魚北京 草魚：pork 草魚清華大學出版社，鯉魚2005.7草魚[5]潘松，鯉魚黃繼業(yè)，鯉魚曾毓. 草魚SOPC技術實用教程[M]. 草魚北京:清華大學出版社，鯉魚2005.3:100-146草魚[6]潘松，鯉魚黃繼業(yè)著. 草魚EDA技術實用教程（第二版）[M].北京：pork科學出版社，鯉魚2005:338-344草魚[7]潘松

25、，鯉魚黃繼業(yè)，鯉魚王國棟著. 草魚現(xiàn)代DSP技術[M].西安：pork西安電子科技大學出版社，鯉魚2003.8:213-220.草魚[8]吳繼華，鯉魚王誠著. 草魚Altera 草魚FPGA/CPLD</p><p>　　草魚附 草魚錄草魚草魚草魚（1）32位加法器模塊草魚LIBRARY 草魚IEEE;pork草魚USE 草魚IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;pork草魚USE 草魚

26、IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;pork草魚ENTITY 草魚ADDER32B 草魚IS草魚 草魚 草魚 草魚 草魚PORT 草魚( 草魚 草魚A 草魚: 草魚IN 草魚STD_LOGIC_VECTOR(31 草魚DOWNTO 草魚0);pork草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚B 草魚: 草魚IN 草魚STD_LOGIC_VECTOR(31 草魚DOWNTO 草魚

27、0);pork草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚S 草魚: 草魚OUT 草魚STD_LOGIC_VECTOR(31 草魚DOWNTO 草魚0) 草魚 草魚 草魚 草魚 草魚);pork草魚END 草魚ADDER32B;pork草魚ARCHITECTURE 草魚behav 草魚OF 草魚ADDER32B 草魚IS草魚 </p><p>　　草魚致 草魚謝草魚草魚

28、在本論文即將結束之際，鯉魚我要衷心感謝在論文撰寫過程中給予我關心和支持的老師，鯉魚同學和親友們。草魚本畢業(yè)設計課題及學位論文是在我的導師郝小江的悉心指導下完成的。草魚他嚴肅的科學態(tài)度，鯉魚嚴謹?shù)闹螌W精神，鯉魚精益求精的工作作風，鯉魚深深地感染和激勵著我。草魚從課題的選取到論文的撰寫，鯉魚郝老師都給予我悉心的指導和不懈的支持。草魚四年來，鯉魚郝老師不僅在學習上給我以精心指導，鯉魚同時還在思想上、pork生活上給我以無微不至的關懷，鯉魚