基于FPGA的DDS仿真與設(shè)計報告

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1、YibinUniversity電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生EDA設(shè)計報告題目基于FPGA的DDS仿真與設(shè)計專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)基于FPGA的DDS仿真與設(shè)計摘要：本文論述了直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)。本設(shè)計是以DDS芯片CycloneⅡ：EP2C5T144C8為頻率合成器的函數(shù)信號發(fā)生器。本文分析了DDS的設(shè)計原理，基于VHDL語言進行系統(tǒng)建模等，同時利用QuartusⅡ編譯平臺完成一個具體DDS芯片的設(shè)計，詳細闡述了基于VHDL編程的DDS設(shè)計方法步驟。利用Altera公司的QuartusⅡ開發(fā)軟件,

2、完成DDS核心部分即相位累加器和RAM查找表的設(shè)計,可得到相位連續(xù)、頻率可變的信號，并通過單片機配置FPGA的E^2PROM完成對DDS硬件的下載,最后完成每個模塊與系統(tǒng)的時序仿真。由于FPGA的可編程性,使得修改和優(yōu)化DDS的功能非常快捷。關(guān)鍵字：DDS，QuartusⅡ，F(xiàn)PGA中圖分類號：TN引言：隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展,在通信系統(tǒng)中往往需要在一定頻率范圍內(nèi)提供一系列穩(wěn)定和準確的頻率信號,一般的振蕩器己不能滿足要求,這就需要頻率合成技術(shù)。直接數(shù)字頻率合成(DirectDigitalFrequen2cySynthesis,D

3、DS)是把一系列數(shù)據(jù)量形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量形式的信號合成技術(shù)。目前在高頻領(lǐng)域中,利用FPGA來設(shè)計符合自己需要的DDS系統(tǒng)就是一個很好的解決方法。正文：目錄第一章緒論41.1、DDS引言41.2、直接數(shù)字合成器的概念及其發(fā)展41.3、DDS技術(shù)在國內(nèi)研究狀況及其發(fā)展趨勢51.4、頻率合成器種類與技術(shù)發(fā)展趨勢61.5、DDS優(yōu)勢61.6、課題主要研究內(nèi)容和設(shè)計要求7第二章超大規(guī)模集成電路設(shè)計介紹72.1、引言72.1.1、EDA技術(shù)的含義及特點82.1.2、EDA技術(shù)的主要內(nèi)容82.2、可編程邏輯器件FPGA92.3

4、、硬件描述語言（HDL）112.3.1、VHDL簡介112.3.2、VHDL的主要特點122.3.3、VHDL語言的優(yōu)勢122.4、軟件開發(fā)工具14第三章DDS工作原理和主要特點143.1、DDS的基本工作原理153.1.1、DDS采樣量化153.1.2、DDS的基本參數(shù)推導(dǎo)173.2、DDS的主要特點183.3、DDS建模18第四章用VHDL來編程實現(xiàn)和仿真204.1、VHDL編程實現(xiàn)204.1.1、頻率控制字的生成模塊204.1.2、頻率控制字的VHDL實現(xiàn)程序214.1.3、32位加法器的生成模塊214.1.4、32位加法器的

5、宏模塊224.1.5、32位寄存器的生成模塊及VHDL實現(xiàn)程序224.1.6、存放波表Rom的生成模塊及宏模塊234.1.7、整體模塊設(shè)計244.2、用QuartusⅡ進行DDS仿真244.2.1、QuartusⅡ軟件簡介254.2.2、用QuartusⅡ的仿真步驟和圖像264.2.3、注意事項29第五章結(jié)束語305.1、總結(jié)305.2、參考文獻315.3、致謝325.4、附錄32第一章緒論1.1、DDS引言頻率合成技術(shù)是將一個（或多個）基準頻率變換成另一個（或多個）合乎質(zhì)量要求的所需頻率的技術(shù)。在通信、雷達、導(dǎo)航、電子偵察、干擾等

6、眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用。1971年3月美國學(xué)者J.Tierncy，C.M.Rader和B.Gold首次提出了直接數(shù)字頻率合成（DDS—DirectDigitalSynthesis）技術(shù)。這是一種從相位概念出發(fā)直接合成所需要的波形的新的全數(shù)字頻率合成技術(shù)。同傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)相比，DDS技術(shù)具有極高的頻率分辨率、極快的變頻速度，變頻相位連續(xù)、相位噪聲低，易于功能擴展和全數(shù)字化便于集成，容易實現(xiàn)對輸出信號的多種調(diào)制等優(yōu)點，滿足了現(xiàn)代電子系統(tǒng)的許多要求，因此得到了迅速的發(fā)展。1.2、直接數(shù)字合成器的概念及其發(fā)展隨著通信、數(shù)字電視、衛(wèi)星定位、航空

7、航天和遙控遙測技術(shù)的不斷發(fā)展，對頻率源的頻率穩(wěn)定度、頻譜純度、頻率范圍和輸出頻率個數(shù)的要求越來越高。為了提高頻率穩(wěn)定度，經(jīng)常采用晶體振蕩器等方法來解決，但它不能滿足頻率個數(shù)多的要求，因此，目前大量采用頻率合成技術(shù)—DDS即DirectDigitalSynthesizer，中文名稱是直接數(shù)字合成器，是一種新型的頻率合成技術(shù)，具有較高的頻率分辨率，可以實現(xiàn)快速的頻率切換，并且在改變時能夠保持相位的連續(xù)，很容易實現(xiàn)頻率、相位和幅度的數(shù)控調(diào)制，以其使用方便和品路分辨率高等優(yōu)點，在現(xiàn)代通信領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。用VHDL語言對DDS進行功

8、能描述，方便在不同的實現(xiàn)方式下移植和修改參數(shù)，因而逐步成為DDS設(shè)計主流，而且在Alter公司開發(fā)的Maxplus2中，不僅提供了方便的VHDL編譯和綜合平臺，還集成了可供程序?qū)?yīng)下載的FPGA器件等大量芯片，大大縮短了DDS的設(shè)計和