中南大學實驗一-正弦信號發(fā)生器

實驗一正弦信號發(fā)生器PAGE7中南大學DSP（實驗一）實驗報告實驗題目：DDS系統(tǒng)學生姓名：邱培學生學號：1404120610班級：電信1204指導老師：盛利元2015.1.7實驗一正弦信號發(fā)生器一、實驗儀器：PC機一臺，JQ-SOPC-2C35實驗箱一臺及輔助軟件（DSPBuilder、Matlab/Simulink、QuartusII、Modelsim）。二、實驗目的：1、初步了解JQ-NIOS-2C35實驗箱的基本結構；2、 學習和熟悉基于DSPBuilder開發(fā)數字信號處理實驗的流程。三、實驗原理：正弦波是一種基本信號，任何復雜信號都可由許多頻率、幅度各不相同的正弦波復合而成。已知正弦波存在如下的關系： 由以上公式可知，正弦波存在周期性，本實驗就是根據正弦波的這一特性進行正弦波發(fā)生。在AlteraDSPBuilder庫中，有一名為IncrementDecrement的模塊，根據參數設置的不同，IncrementDecrement會不斷從0計數到設定值，然后清0，接著又從0開始計數。圖3-1顯示的是IncrementDecrement的參數設置界面，以圖中參數為例，numberofbits設置為6，即從0開始計數到2^6，然后清0，接著又從0開始計數。在LUT(LookUpTable)查找表模塊中事先存入一個周期的正弦波的抽樣值，利用IncrementDecrement模塊不斷計數，根據計數值找到查找表的地址取出里面的值進行輸出，因為IncrementDecrement模塊的輸出具有周期性，則從LUT的輸出也具有了周期性，這樣，就產生了正弦波。四、實驗步驟：（1）打開MATLAB。（2）從MATLAB界面打開點simulink，從跳出的SimulinkLibraryBrowser界面新建一個model文件。圖1-1正弦發(fā)生器模型（model文件）（3）在AlteraDSPBuilder中的Arithmetic庫，找到IncrementDecrement模塊加入到新建的model中；雙擊該模塊并設置參數，BusType：SignedInteger、numberofbits：6，確認退出。（4）在AlteraDSPBuilder中的Storage庫，找到LUT模塊加入到新建的model中；雙擊該模塊并設置參數，DataType：SignedInteger、AddressWidth：6、numberofbits：8、MATLABArray：127*sin([0:2*pi/(2^6):2*pi])，確認退出。（5）在AlteraDSPBuilder中的Storage庫，找到Delay模塊加入到新建的model中。（6）在AlteraDSPBuilder中的Arithmetic庫，找到Product模塊加入到新建的model中，雙擊該模塊并設置參數，Optionalportsandsettings中的UseLPM選項前打勾，確認退出。（7）在AlteraDSPBuilder中的IO&Bus庫，找到Input和Output模塊加入到新建的model中。雙擊Input模塊并設置參數，BusType：SingleBit，確認退出。雙擊Output模塊并設置參數，BusType：SignedIntege、numberofbits：8，確認退出。（8）在Simulink中的Sinks庫，找到Scope模塊加入到新建的model中。雙擊Scope模塊并設置參數，點擊菜單欄中的，將numberofaxes設為2，確認退出。（9）在Simulink中的Source庫，找到Step模塊加入到新建的model中。雙擊Step模塊并設置參數，Steptime：50、Initialvalue：50、Finaltime：1、Sampletime：1，確認退出。（10）在AlteraDSPBuilder中的AltLab庫，找到SignalCompiler和TestBenchOn模塊加入到新建的model中。執(zhí)行File->Save保存文件，將其命名為sinwave.mdl。（11）執(zhí)行Simulation->ConfigurationParameters，將solver設為discrete，Type設為Fixed-step，StopTime設為500。（12）點擊菜單欄中的，啟動simulation，simulation結束后，雙擊Scope模塊，打開波形觀察界面，在波形上點擊鼠標右鍵，選擇Autoscale，即可觀察simulation后的正弦波形。（13）點擊TestBenchOn模塊，打開模塊參數界面，在Advanced選項卡中，點選LauchGUI，并依次點擊GenerateHDL，RunSimulink和RunModelsim，啟動RTL級仿真。（14）隨后顯示的界面即為ModelsimRTL級仿真的波形圖。選中tb_sinwave/dut/output信號，點擊鼠標右鍵，選中Propertyties選項，選擇Format為analog，將Height設為100，Scale設為0.4，點擊【OK】確認。在信號上點擊鼠標右鍵，選擇ZoomFull，即可看到RTL級仿真波形。（15）點擊SignalCompiler模塊，打開參數設置頁面，器件系列選擇cyloneII，點擊compile，結束后，關閉該頁面。（16）關閉MATLAB。在位置“D:\ProgramFiles\MATLAB71\work\sinwave_dspbuilder”（MATLAB安裝目錄下的work\sinwave_dspbuilder）打開文件sinwave.qpf。（17）工具欄中點擊Assignments，選中Device，在器件family中選擇CycloneⅡ，選擇下拉菜單中的EP2C35F672C6.，點擊finish。（18）執(zhí)行AssignmetsAssignmentEditor，將Category設為Pin，并按照下圖對Pin進行設置并保存圖1-2管腳設置（19）執(zhí)行ToolsSignalTapⅡLogicAnalyzer，選中Data，在Data窗口中的空白處雙擊，在彈出的對話框中將Fiter設為Pins:all®isters:postfittings，點擊List，將Output添加至右邊的窗口中，點擊【OK】確認。（20）在右邊的對話框中將Clock設為Clock信號，Sampledepth設為1K，點選Triggerin，Source設為Clock信號，Pattern設為Risingedge。保存，若彈出對話框詢問是否將文件添加至工程，選擇Yes。點擊菜單欄中的（紫色三角形），重新對工程進行編譯。（21）打開實驗箱，接入電源，用USBBlaster線將電腦和實驗箱連接起來，選擇菜單欄中的圖標。（22）點擊HardwareSetup，選擇USB-0，點擊【Close】確認。選中sinwave.sof文件，點擊Start，將文件下載到實驗板上。（23）執(zhí)行ToolsSignalTapⅡLogicAnalyzer，選擇Hardware右邊的Setup，將其設為USB-Blaster[USB-0]。（24）將實驗箱上的開關SW[3]和SW[4]撥至高電平，點擊工具欄的（紅色圖標）圖標，啟動數據采集，一段時間（約10s）后點擊圖標停止數據采集，點擊SignalTap中的data窗口，右鍵點擊Output，選擇BusDisplayFormatSignedLineChart，即可看到硬件實現(xiàn)的波形。如圖6所示：五、實驗結果：（1）Simulink仿真波形：（2）RTL級仿真波形（3）硬件實現(xiàn)波形六、討論分析：（1）實驗中遇到的問題和解決方法。答：實驗中遇到的問題是在進行硬件實現(xiàn)波形時，將軟件燒好以后不能進行數據采集，我們認為是可能前面的設置有問題，所以將前面的過程又重新做了一遍，但是還是不行，后來請教了學長以后發(fā)現(xiàn)date里面沒有選擇好output。后來設置好以后就可以采集了，圖形與預期的一樣。（2）總結DSPBuilder