【正文】 vector(7 downto 0)。event and fss =39。end process。 thenif count12=111111100000 then count12= data。 fss=39。end process 2。 系統(tǒng)仿真(1)運(yùn)行仿真器并觀察分析波形、輸入設(shè)計(jì)項(xiàng)目VHDL代碼、存盤(pán)、設(shè)計(jì)項(xiàng)目為當(dāng)前文件夾、選擇目標(biāo)器件、啟動(dòng)編譯、建立仿真波形文件步驟。由外部時(shí)鐘信號(hào)clk與頻率控制信號(hào)data共同控制dout波形數(shù)據(jù)的傳送。 正弦波發(fā)生器仿真波形(2)了解器件資源分配情況選擇左上角的“MAX+plusⅡ”主菜單，并單擊其中的菜單項(xiàng)“Floorplan Editor”,將彈出芯片資源編輯窗口，該窗口顯示了目標(biāo)器件內(nèi)部的邏輯資源分布情況和設(shè)計(jì)項(xiàng)目對(duì)資源的利用情況。共12個(gè)EAB含2048個(gè)存儲(chǔ)位單元，總共24576個(gè)存儲(chǔ)位。鎖定的方法是，對(duì)clk，用鼠標(biāo)將clk拖到下面芯片的2號(hào)引腳上，然后松開(kāi)鼠標(biāo)。 設(shè)置編程下載方式 通過(guò)JTAG口向FPGA下載SOF文件此編程方式對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)的并行口下載通道，“MV”是混合電壓的意思，主要指對(duì)Altera的各類芯核電壓（如5V、）的FPGA/CPLD都能由此下載。(4)示波器觀察波形 f=，A=1，a=0示波器實(shí)拍的正弦波波形圖 f=1623Hz，A=1，a=0示波器實(shí)拍的正弦波波形圖，通過(guò)VHDL硬件描述語(yǔ)言成功的編譯、仿真、下載后，在存儲(chǔ)示波器上觀察得到不同頻率的波形。每一個(gè)鍵輸出4位2進(jìn)制構(gòu)成1位16進(jìn)制碼的數(shù)據(jù)。如果按鍵值不變的話，就從鍵盤(pán)輸入的起始地址開(kāi)始計(jì)數(shù)。4 基于Matlab波形數(shù)據(jù)采集研究 任意波形數(shù)據(jù)采集方法正弦波是任何波形構(gòu)成的基本單元，因此這里主要介紹產(chǎn)生正弦波的幾種方法產(chǎn)生正弦波的方法一般有：采樣回放法、查表法、泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法、數(shù)字正弦振蕩器法。(2)查表法在TI公司C600系列芯片的片內(nèi)ROM中包含有256字的正弦及余弦數(shù)據(jù)表，可以通過(guò)程序直接使用該表中的數(shù)據(jù)，由D/A回放出正弦波。其缺點(diǎn)在于使用大量的存儲(chǔ)空間。計(jì)算不同的角度只需不斷地變換的值，且利用弧度與頻率之間的關(guān)系很容易實(shí)現(xiàn)變頻處理。但由于正弦信號(hào)特殊對(duì)稱形式，完全可以實(shí)現(xiàn)正弦波的完整輸出。該沖激作用于系統(tǒng)的主要目的就是開(kāi)始一個(gè)正弦振蕩，但如果系統(tǒng)無(wú)限阻尼且穩(wěn)定，則振蕩將持續(xù)下去，為方便起見(jiàn)，不對(duì)系統(tǒng)加入沖激信號(hào)，而改變的起始值從而使系統(tǒng)滿足起振的起始條件，這將差分方程變?yōu)椋?。 基于Matlab生成正弦波數(shù)據(jù)生成正弦函數(shù)查找表常用的有兩種方法，一種方法是通過(guò)在主程序中直接計(jì)算生成相應(yīng)的N個(gè)點(diǎn)。這樣，波形數(shù)據(jù)的相位差分辨率實(shí)際已達(dá)到，達(dá)到了很高的精度要求。 %鍵盤(pán)輸入所需波形的相角f=input(‘輸入頻率f=’)。 %平面線圖grid %畫(huà)分格線xlabel(‘時(shí)間,msec’)。T=10/64。stem(k,sb)。axis([0 length(n)1 ])。s]。,y)。顯然64個(gè)采樣點(diǎn)的波形曲線不平滑有明顯的失真，而1024個(gè)采樣點(diǎn)的波形曲線相當(dāng)平滑，失真很小。（幅度A=相角a=0度）的波形數(shù)據(jù)查找表（1024個(gè)采樣點(diǎn)的參看附錄2）。=，=，這兩組數(shù)據(jù)都是第3章波形發(fā)生器電路實(shí)現(xiàn)波形的頻率縮小100倍的Matlab仿真圖?；贛atlab和FPGA的波形發(fā)生器的研究方法適用于開(kāi)發(fā)任意波形發(fā)生器。從2007年2月到2007年5月歷時(shí)三個(gè)月，我們完成了基于Matlab和FPGA的波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中我們?cè)贔PGA內(nèi)開(kāi)辟高速存儲(chǔ)器ROM做查詢表；通過(guò)Matlab獲得波形數(shù)據(jù)存入ROM中；完成了波形發(fā)生器硬件電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試和仿真；最終生成了正弦波。這個(gè)課題是和何永強(qiáng)同學(xué)共同研究完成的，何永強(qiáng)主要完成波形發(fā)生器的硬件電路的設(shè)計(jì)，我主要探討了基于Matlab的任意波形數(shù)據(jù)的采集。這些收獲是和老師的辛勤工作與諄諄教誨分不開(kāi)的。江老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和踏實(shí)的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，是我學(xué)習(xí)的榜樣。同時(shí)感謝我的室友們還有同學(xué)在學(xué)習(xí)生活中給我的鼓勵(lì)與幫助，給了我許多好的見(jiàn)解和啟發(fā)，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后還要感謝教育和指導(dǎo)過(guò)我的所有老師，你們給予我的不僅僅是知識(shí)，還有你們對(duì)知識(shí)孜孜不倦的追求精神和對(duì)生活的積極向上態(tài)度，使我終身受益。他在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)給予了詳細(xì)的指導(dǎo)和細(xì)心的修改。論文中肯定會(huì)有不妥之處和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師和同學(xué)提出批評(píng)和改進(jìn)意見(jiàn)，在此表示由衷的感謝。但是此設(shè)計(jì)中也存在著一些不足的地方，如：系統(tǒng)中在讀取ROM內(nèi)容時(shí)可能引起取點(diǎn)不連續(xù)，使得最終的波形失真；輸出頻率的控制僅決定于時(shí)鐘頻率的控制，因此不利于頻率控制；存儲(chǔ)容量有限等。設(shè)計(jì)中波形數(shù)據(jù)是從Matlab中獲取，波形發(fā)生器的開(kāi)發(fā)是基于EDA開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，借助MaxplusⅡ軟件，實(shí)現(xiàn)了波形電路VHDL描述和仿真，最終通過(guò)硬件驗(yàn)證。因此只要改變FPGA中查找表數(shù)據(jù)就可以產(chǎn)生任意波形，因此該研究方法可以產(chǎn)生任意波形。 f=，A=1，a=0 Matlab仿真的正弦波波形圖 f=，A=1，a=0示波器觀察的正弦波波形圖同樣，=，幅度A=1，相角a=0度的Matlab仿真的正弦波波形圖，還原后經(jīng)示波器觀察的波形。運(yùn)行得出的波形數(shù)據(jù)如下（以下的數(shù)據(jù)格式只是為了節(jié)省篇幅，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果每一數(shù)據(jù)組占一行）： 64個(gè)采樣點(diǎn)幅值為1的波形數(shù)據(jù)查找表序 號(hào)數(shù) 據(jù)序 號(hào)數(shù) 據(jù)序 號(hào)數(shù) 據(jù)序 號(hào)數(shù) 據(jù)02551632048117115334914021834503193551420365252137536223854723395582440569254157102642581127435912284460132945611430466215140314711563 幅值為2的正弦波波形圖，為幅值A(chǔ)=2，頻率f=，相角a=0度，64個(gè)采樣點(diǎn)的正弦波形圖，(以下的數(shù)據(jù)格式只是為了節(jié)省篇幅，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果每一數(shù)據(jù)組占一行）： 64個(gè)采樣點(diǎn)幅值為2的波形數(shù)據(jù)查找表序 號(hào)數(shù) 據(jù)序 號(hào)數(shù) 據(jù)序 號(hào)數(shù) 據(jù)序 號(hào)數(shù) 據(jù)0163248117334921834503193551420365252137536223854723395582440569254157102642581127435912284460132945611430466215314763，這兩幅圖頻率、幅度、相角都相同；頻率f=，幅度A=1，相角a=0度。時(shí)鐘頻率輸入輸入地址發(fā)生計(jì)數(shù)器和寄存器，地址計(jì)數(shù)器所選中的ROM地址的內(nèi)容被鎖入寄存器，寄存器的輸出經(jīng)DAC恢復(fù)成連續(xù)信號(hào)，即由各個(gè)臺(tái)階重構(gòu)的正弦波，若采樣點(diǎn)數(shù)比較多，則重構(gòu)的正弦波經(jīng)適當(dāng)平滑后失真很小。 %關(guān)閉文件type %在MATLAB的命令窗口顯示出f\calculate\end %結(jié)束循環(huán)在MATLAB ，得到如下的波形圖。 % f\calculate\fprintf(fid,39。s=(s+1)*255/2。ylabel(‘振幅’)。sb=A*sin(2*pi*f*n+a)。 %縱坐標(biāo)的標(biāo)示title(‘連續(xù)時(shí)間信號(hào) sa’)。 %定義自變量t的刻度sa=A*sin(2*pi*f*t+a)。A=input(‘輸入幅值A(chǔ)= ’) 。本次設(shè)計(jì)采用第二種方法，首先要解決正弦信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)的采樣問(wèn)題，采樣值的個(gè)數(shù)根據(jù)相位差要求（相位范圍為0～，相位差步進(jìn)為）至少要有360個(gè)，而設(shè)計(jì)考慮到實(shí)現(xiàn)更高的移相精度，擬采用1024個(gè)采樣點(diǎn)，且波形查找表設(shè)計(jì)為10位數(shù)字量輸出。兩類方法都有各自的特點(diǎn)。這樣，一個(gè)周期內(nèi)的完整正弦波就可以得到了。如果進(jìn)一步掌握好DSP及所用D/A的數(shù)據(jù)格式及參考電壓還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅處理。一定角度的正弦及余弦波都可以展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)，實(shí)際應(yīng)用是只取有限項(xiàng)進(jìn)行近似處理。有效的解決方法是使用自己生成的正弦數(shù)據(jù)表。該方法的關(guān)鍵在于采用高性能的A/D，D/A芯片并合理設(shè)計(jì)硬件電路，使信號(hào)處理過(guò)程中保證良好的波形，以保證采樣數(shù)據(jù)的精確性。然后由fss的上升沿來(lái)確定取數(shù)的速度，從而達(dá)到了改變頻率的目的。直到加到 count12=data止。（。(2)選實(shí)驗(yàn)電路模式5（附錄1）后，用短路帽設(shè)定時(shí)鐘頻率。 編程下載和測(cè)試(1)選“MAX+plusⅡ”中的“Programmer”項(xiàng)。首先選擇主菜單MAX+plusⅡ，再單擊菜單項(xiàng)“Floorplan Editor”，然后選擇上方的“Layout”菜單，在下拉菜單中先消去“Full Screen”的對(duì)勾，在選擇“Device View”,于是出現(xiàn)了器件引腳編輯窗口。帶顏色的小方塊表示已經(jīng)被占用的資源，其數(shù)量恰好等于適配報(bào)告中給出的數(shù)量。從上面仿真的波形結(jié)果可以看出。選擇主菜單“MAX+plusⅡ”中的仿真器項(xiàng)“Simulator”單擊彈出的仿真對(duì)話框中的“Start”按鈕。end。end if。139。event and clk=39。 then q1=q1+1。signal count12: std_logic_vector(11 downto 0)。end ponent。end。use 。在MAX+plusⅡ創(chuàng)建內(nèi)部的ROM空間，并對(duì)已定制的ROM文件進(jìn)行編譯后仿真，仿真后所得到的波形時(shí)序如上圖所示，當(dāng)來(lái)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)脈沖inclock立即從對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)address取出數(shù)據(jù)送往q輸出。選擇File→End Time…，在End Time對(duì)話框中選擇適當(dāng)?shù)姆抡鏁r(shí)間域，選50μs以便有足夠長(zhǎng)的觀察時(shí)間。 列出并選擇需要觀察的信號(hào)節(jié)點(diǎn)再次，設(shè)置波形參量。其次，在波形編輯窗口的上方選擇菜單“Node”，在下拉菜單中選擇輸入信號(hào)節(jié)點(diǎn)項(xiàng)“Enter Nodes form SNF…”。糾正后再次編輯，直至排除所用錯(cuò)誤。→VHDL Netlist Reader Settings,在彈出的窗口中選擇“VHDL1993”，+plusⅡ中嵌入了用于優(yōu)化FLEX10K和ACEX1K系列適配的算法，編輯前關(guān)閉這一算法。為了選擇EPF10K10LC844器件，不要選中次欄下方的“Show Only Fastest Speed Grades”選項(xiàng)，以便顯示出所有速度級(jí)別的器件。首先選擇菜單File→Project→Set ProjecttoCurrentFile，當(dāng)前的設(shè)計(jì)工程即被指定為ipm。在此對(duì)話框中選擇“Text Editor file”，單擊“OK”按鈕，即選中了文本編輯方式。BEGINq = sub_wire0(7 DOWNTO 0)。PORT (address: IN STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0)。lpm_widthad: NATURAL。q: OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0))。LIBRARY ieee。 定制LPM＿ROM文件(2)單擊“Next”鍵，選擇ROM數(shù)據(jù)位寬度為8，地址線寬度為6，即設(shè)置此ROM能儲(chǔ)存8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)共64個(gè)。波形數(shù)據(jù)文件：WIDTH=8；DEPTH=64；ADDRESS＿RADIX=HEX；DATA＿RADIX=DEC；CONTENT BEGIN00：255；01：254；02：252；03：249；04：245；05：239；06：233；07：255；08：217；09：207；0A：197；0B：186；0C：174；0D：162；0E：150；0F：137；10：124；11：112；12：99；13：87；14：75；15：64；16：53；17：43；18：34；19：26；1A：19；1B：13；1C：8；1D：4；1E：1；1F：0；20：0；21：1；22：4；23：8；24：13；25：19；26：26；27：