基于fpga的spwm設計方案(編輯修改稿)
2025-06-08 23:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 頂層實體采用原理圖符號的形式進行設計。先將個模塊轉換成符號文件，然后再頂層進行設計。頂層設計如圖 圖 頂層設計頂層的RTL仿真如圖 圖 頂層RTL仿真 圖中fre_word為00000011，pha_word為00000000。 本章小結 VHDL部分的設計選擇的工具是Altera的Quartus II 。軟件可以根據(jù)FPGA設計的不同流程選擇不同的工具和選擇不同的設計文件。極大的方便了FPGA的開發(fā)。RTL仿真部分采用的是MentorGrath的ModelSim。該軟件時現(xiàn)如今比較成熟，仿真效果較好的第三方VHDL仿真器。同時，由于現(xiàn)在開發(fā)需要的數(shù)據(jù)越來越來，如何熟練的使用C語言讓計算機幫組計算也是非常重要的。由于本章主要是在RTL級進行設計，可能會與實際硬件有出入。所以下一章將進行硬件仿真。第3章?FPGA硬件調(diào)試 硬件搭建硬件由兩部分組成。波形生成器和控制時序生成器。控制時序由MSP430單片機生成。FPGA采用的是Alterat公司的Cyclone II 系列的EP2C5T144。整個設計的實物連接如圖 。 圖 波形調(diào)試 為了減小調(diào)試的復雜程度。對于正弦波和三角波兩內(nèi)部信號使用的是Altera的片內(nèi)邏輯分析儀SignalTap II Logical Analyser?？梢栽O置好時鐘和觸發(fā)信號后將內(nèi)部信號通過JTAG上傳給電腦顯示出來。 經(jīng)過調(diào)試。 圖 示波器顯示可以看出信號具有比較明顯的SPWM信號特征。SignalTap II Logical Analyser內(nèi)部分析結果如下。圖 為正弦波信號。由于器件內(nèi)部RAM有限，導致采樣深度不夠，無法顯示出完整周期的信號。圖 為內(nèi)部三角波信號。信號良好。兩者上部分均為內(nèi)部的SPWM信號。 圖 內(nèi)部正弦信號 圖 內(nèi)部三角波信號 本章小結 經(jīng)過計算，理論SPWM的的頻率為 ，,考慮硬件延遲和外部干擾。信號基本正確。由于沒有進行信號調(diào)理，導致波形有明顯的尖脈沖。同時由于器件限制，也未能獲得完整的正弦信號。考慮這些因素，調(diào)試比較陳功。第4章?總結此設計從原理到實現(xiàn)，都以盡可能簡單的方式來實現(xiàn)SPWM。內(nèi)部地址線采用的是8位，而不是通過較高的32位最后進行總線轉換而成。在分頻環(huán)節(jié)，采用了前級分頻的方法，而不是通過調(diào)節(jié)相位累加器，這樣能盡可能保證比較數(shù)據(jù)的數(shù)量。獲得較精確的波形。最后，通過比較簡單的硬件，實現(xiàn)了SPWM。此次設計最后比較成功。能夠獲得較好SPWM信號。但從中還是能看到此方法的不足之處。比如頻率較低，頻率計算麻煩。信號失真較大。從原理上，如果要獲得平滑的正弦信號，必然需要增加LUT里的值，這樣一來，就會降低輸出頻率，同時由于調(diào)頻采用的是分頻器原理，進一步降低了系統(tǒng)的頻率。最后導致50M的時鐘卻只輸出了20幾k的頻率。同時由于沒有對輸出信號進行調(diào)整，導致波形并不完美。這可以通過后記得調(diào)理電路加以改善。最后，進過此次設計，可以看出還有很多可以改進的地方。比如原理實現(xiàn)，軟件設計。硬件選擇。所以，實現(xiàn)SPWM方法很多，在合適的地方用合適的方案才是最佳的選擇，高精度不一定就是最合適的。參考文獻1 ，2012：12002 ，2010:56893 ，2006：1404 Mentor Graph User Guid，2010:1001095 Altera，Quartus II user manual，2013:4555006 TI Company，MSP430x1xx user guid,2010:56797 閻石，數(shù)字電子技術基礎，高等教育出本社，2010:4665008 譚浩強，C程序設計，清華出版社，2012:1021209 佚名，數(shù)字系統(tǒng)設計與VHDL，電子工業(yè)出版社，2010：10—2010 文良化，計數(shù)器的設計，宜賓學院課程，2014:致謝 在此次設計過程，有很多人給予了我力所能及的幫助。 首先，是EDA指導老師，文良話，在此次設計中，幫助我解決了很多自己想不通的問題，對設計中的缺陷用進行了糾正。幫助我完善了設計。在此深表感謝。其次是設計中通力合作的室友，有吳慶文，侯杰等。他們幫助我查找資料，完善設計等。最后是實驗室管理員張朝陽老師。為此次設計提供了必要的調(diào)試場地和調(diào)試儀器。 附錄可調(diào)分頻器VH
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