【正文】 學(xué) 院： 專業(yè)年級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師、職稱： 2021 年 5 月 16 日 Design Of Signal Generator based on FPGA College： Computer and Information Science Specialty and Grade： Electronic Information Engineering ,2021 Number： Name: Advisor： Submitted time: May 16, 2021 福建農(nóng)林大學(xué)本科畢業(yè)論文 目錄 摘要 ........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 引言 .................................................................. 1 編寫函數(shù)信號發(fā)生器的目的及意義 .................................. 1 本設(shè)計的主要內(nèi)容 ................................................ 2 2 FPGA 概述 ............................................................. 3 FPGA 技術(shù)的發(fā)展歷程和動向 ....................................... 3 FPGA 的設(shè)計方法 ................................................. 3 FPGA 的設(shè)計流程 ................................................. 4 基于“自頂向下”設(shè)計方法的 FPGA 設(shè)計流程 ................... 4 基于“自頂向下”設(shè)計流程的優(yōu)點 ............................ 5 VHDL 硬件描述語言介紹 ........................................... 5 VHDL 語言的發(fā)展歷史 ....................................... 5 VHDL 語言的特點 ........................................... 6 VHDL 語言的開發(fā)流程 ....................................... 7 VHDL 語言設(shè)計總結(jié) ......................................... 7 Quartus II 軟件介紹 ............................................. 9 Quartus II 概述 ........................................... 9 Quartus II 的設(shè)計流程 .................................... 10 Quartus II 設(shè)計方法 ...................................... 10 3 函數(shù)信號發(fā)生器的 FPGA 設(shè)計 ............................................ 12 三角波信號發(fā)生器的設(shè)計 ......................................... 12 三角波的 VHDL 描述 ........................................ 12 三角波信號發(fā)生器的邏輯電路圖 ............................. 13 正弦波信號發(fā)生器的設(shè)計 ......................................... 14 正弦波的 VHDL 描述 ........................................ 14 正弦波信號發(fā)生器的邏輯電路圖 ............................. 17 方波信 號發(fā)生器的設(shè)計 ........................................... 18 方波的 VHDL 描述 .......................................... 18 方波信號發(fā)生器的邏輯電路圖 ............................... 20 波形選擇模塊的設(shè)計 ............................................. 20 波形選擇模塊的 VHDL 描述 .................................. 20 波形選擇模塊的邏輯電路圖 ................................. 22 頂層模塊的設(shè)計 ................................................. 22 頂層模塊的 VHDL 描述 ...................................... 22 福建農(nóng)林大學(xué)本科畢業(yè)論文 頂層模塊的邏輯電路圖 ..................................... 24 4 函數(shù)信號發(fā)生器的仿真結(jié)果及分析 ....................................... 25 三角波信號發(fā)生器的仿真結(jié)果及分析 ............................... 25 正弦波信號發(fā)生器的仿真結(jié)果及分析 ............................... 26 方波信號發(fā)生器的仿真結(jié)果及分析 ................................. 26 5 結(jié)束語 ............................................................... 27 總結(jié) ........................................................... 27 下一步展望 ..................................................... 27 參考文獻 ............................................................... 28 致 謝 .................................................................. 29 福建農(nóng)林大學(xué)本科畢業(yè)論文 I 摘要 函數(shù)信號發(fā)生器是各種測試和實驗過程中不可缺少的工具，在通信、 測量、雷達、控制、教學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。 函數(shù)信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生 正弦波、方波、三角波等等各波形信號，還能夠?qū)⑵渲腥我鈨煞N信號或三種信號疊加產(chǎn)生疊加波形 。 關(guān)鍵詞： 函數(shù)信號發(fā)生器； FPGA； VHDL； Quartus II 軟件 福建農(nóng)林大學(xué)本科畢業(yè)論文 II Abstract Function signal generator is the most essential tool in all kinds of test and experiment. It is very widely used in munications, measuring, radar, control, teaching etc .In the days of rapid development of science and technology, FPGA has been prevalently applied in the field of function signal generator . Along with the fast development of economy and science in our country, the corresponding testing instrument and test method entail higher speed and quality, signal generator has bee a vital category , thus developing signal generator is of great significance. Function signal generator can generate sine wave, triangular, square, etc. various waveform signal, including superposition waveform produced by any two or three kinds of signals. Because wave frequency is adjustable so dial through code switch it can output different frequency waveform . The output waveform information is 8 binar y Numbers,also it can be transformed to analog through the D/A to be amplified and then output. The design is acplished by the VHDL hardware description language and use QuartusII software for pile, debug and simulation. It is verified to prove tha t the function signal generator can achieve predetermined function. Key words: Function signal generator。 不論是在生產(chǎn)、科研還是教學(xué)上，信號發(fā)生器都是電子工程師信號仿真實驗的最佳工具，而且，信號發(fā)生器的設(shè)計方法多，設(shè)計技術(shù)也越來越先進。但傳統(tǒng)的信號發(fā)生器大多采用專用芯片或單片機或模擬電路，成本高或控制方式不靈活或波形種類較少等不能滿足要求。 目前我國在研制函數(shù)信號發(fā)生器等方面有可喜的成果。就目前國內(nèi)的成熟產(chǎn)品來看，核心部分多為專用芯片，存在著成本高、控制不靈活等特點，并且我國目前函數(shù)信號發(fā)生器的種類和性能都與國外同類產(chǎn)品存在著較大的差距。 福建農(nóng)林大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 在熟悉 FPGA 設(shè)計相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種函數(shù)信號發(fā)生器，能穩(wěn)定地產(chǎn)生方波、正弦波、三角波等等各波形，并設(shè)置一個波形選擇開關(guān)，通過此開關(guān)可以選擇以上各波形之一并輸出。 福建農(nóng)林大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 2 FPGA 概述 FPGA 技術(shù) 的發(fā)展歷程和動向 FPGA 是英文 Field Programmable Gate Array 的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列 [9]，它是在 PAL、 GAL、 C