哈工大FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用直接數(shù)字頻率合成器DDS實(shí)驗(yàn)報(bào)告

哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用直接數(shù)字頻率合成器DDS實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：1105103姓名：郭誠學(xué)號(hào)：1110510304日期：2014年10月19日

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性 實(shí)驗(yàn)類型：必做開課單位：電信院 學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解直接數(shù)字頻率合成器的基本原理；2、掌握利用MATLAB生成正弦波波形數(shù)據(jù)的方法；3、掌握使用LPM_ROM的方法；4、掌握利用SignalTapII將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)觀測的方法二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備2.1直接數(shù)字頻率合成器基本原理（1分）答：DDS(DirectDigitalFrequencySynthesis)是第三代頻率合成技術(shù)，從”相位”的概念出發(fā)進(jìn)行頻率合成，這種方法不僅可以產(chǎn)生不同頻率的正弦波，而且可以控制波形的初始相位。主要由標(biāo)準(zhǔn)參考頻率源、相位累加器、波形存儲(chǔ)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、低通平滑\o"技術(shù)資料:濾波器"濾波器等構(gòu)成（本次實(shí)驗(yàn)未使用DAC和低通平滑濾波器）。其框圖如下：隨著地址計(jì)數(shù)器逐步執(zhí)行每個(gè)存儲(chǔ)器位置，每個(gè)位置相應(yīng)的信號(hào)數(shù)字幅度會(huì)驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換器，生成模擬信號(hào)輸出。如果系統(tǒng)時(shí)鐘為，頻率字為M，N為量化位寬，那么直接數(shù)字頻率合成器輸出的時(shí)鐘頻率為2.2直接數(shù)字頻率合成器的仿真驗(yàn)證（1分）答：仿真的波形如下：學(xué)號(hào)為4，頻率字為9。三、代碼及測試3.1MATLAB生成正弦波波形數(shù)據(jù)的代碼（1分）答：用MATLAB生成正弦波數(shù)據(jù)的代碼如下：a=0:1/1024:1;b=1024*0.5*(1+sin(2*pi*a));dec2bin(b,10)3.2直接數(shù)字頻率合成器的原理圖及代碼（1分）答：原理圖及相位累加器代碼如下：代碼如下：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;librarylpm;uselpm.lpm_components.all;entityphase_adderisport(clk:instd_logic;freq_word:instd_logic_vector(3downto0);addr_out:outstd_logic_vector(9downto0));endphase_adder;architecturebehaviorofphase_adderissignaladdr_temp:std_logic_vector(9downto0);signalfreq_temp:std_logic_vector(9downto0);beginfreq_temp<="000000"&freq_word;addr_gen:process(clk)beginifclk'eventandclk='0'thenaddr_temp<=addr_temp+freq_temp;endif;endprocessaddr_gen;addr_out<=addr_temp;endbehavior;3.3SignalTapII波形測試結(jié)果（1分）答：邏輯分析儀波形測試結(jié)果如下：四、論述依據(jù)自己學(xué)號(hào)所對應(yīng)的fclk值（規(guī)則為：50MHz+學(xué)號(hào)最后兩位*2MHz，例如學(xué)號(hào)為1090510215同學(xué)所對應(yīng)的頻率為80MHz），假設(shè)頻率字位寬為4，正弦波每周期采樣點(diǎn)數(shù)為210，試討論該直接數(shù)字頻率合成器的頻率精度及所能輸出的正弦信號(hào)的頻率范圍。（1分）答：學(xué)號(hào)為4，對應(yīng)的F=58MHZ頻率精度為：F/210=56641Hz當(dāng)頻率字為00