基于DSP和SOPC數字信號發(fā)生器的設計

摘 要：為了比較DSP和SOPC技術(shù)在電子設計領(lǐng)域的應用，采用泰勒展開(kāi)法和DDFS技術(shù)，分別給出設計方案的硬件電路結構和軟件流程圖，并通過(guò)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS和DE2開(kāi)發(fā)板實(shí)現正弦信號發(fā)生器。結果表明，采用SOPC技術(shù)設計的正弦信號發(fā)生器與使用DSP芯片實(shí)現相比，其高速的運算能力以及內部操作的靈活性，使得產(chǎn)生的波形具有控制方便，輸出相位連續，精度高，穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的應用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：可編程片上系統；DSP；集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS；信號發(fā)生器

O 引 言
數字信號發(fā)生器是在電子電路設計、自動(dòng)控制系統和儀表測量校正調試中應用很多的一種信號發(fā)生裝置和信號源。而正弦信號是一種頻率成分最為單一的常見(jiàn)信號源，任何復雜信號(例如聲音信號)都可以通過(guò)傅里葉變換分解為許多頻率不同、幅度不等的正弦信號的疊加，廣泛地應用在電子技術(shù)試驗、自動(dòng)控制系統和通信、儀器儀表、控制等領(lǐng)域的信號處理系統中及其他機械、電聲、水聲及生物等科研領(lǐng)域。
目前，常用的信號發(fā)生器絕大部分由模擬電路或數字電路構成，體積和功耗都很大，價(jià)格也比較貴。隨著(zhù)微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，以DSP微處理器及DSP軟硬件開(kāi)發(fā)系統(例如集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS)及配套產(chǎn)品為內容已形成了龐大并極具前途的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，而可編程邏輯器件、SOPC等新技術(shù)的應用迅速滲透到電子、信息、通信等領(lǐng)域。這里分別借助DSP芯片運算速度高，功耗低，實(shí)時(shí)分析的優(yōu)勢以及SOPC技術(shù)靈活的可配置性、較高的可靠性、硬件升級容易等優(yōu)點(diǎn)設計了正弦信號發(fā)生器，并對各自設計過(guò)程及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比。

1 基于DSP設計正弦信號發(fā)生器
1．1 正弦波產(chǎn)生原理
一般情況，產(chǎn)生正弦波的方法有兩種：查表法和泰勒級數展開(kāi)法。查表法是使用比較普遍的方法，優(yōu)點(diǎn)是處理速度快，調頻調相容易，精度高，但需要的存儲器容量很大。泰勒級數展開(kāi)法需要的存儲單元少，具有穩定性好，算法簡(jiǎn)單，易于編程等優(yōu)點(diǎn)，而且展開(kāi)的級數越多，失真度就越小。本文采用了泰勒級數展開(kāi)法。一個(gè)角度為θ的正弦和余弦函數，可以展開(kāi)成泰勒級數，取其前5項進(jìn)行近似得：

式中：x為θ的弧度值，x=2πf／fs(fs是采樣頻率；f是所要發(fā)生的信號頻率)。