基于FPGA的可調信號發(fā)生器

摘要：基于FPGA的應用技術(shù)，采用Altera公司DE2-70開(kāi)發(fā)板的CycloneⅡ系列EP2C70作為核心器件，設計了一種基于FPGA的新型可調信號發(fā)生器。通過(guò)QuartusⅡ軟件及Vetilog HDL編程語(yǔ)言設計LPM_ROM模塊定制數據ROM，并通過(guò)地址指針讀取ROM中不同區域的數據，根據讀取數據間隔的不同，實(shí)現調整頻率功能，該系統可產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波4種波形信號，并使用嵌入式邏輯分析儀對產(chǎn)生的不同波形信號進(jìn)行實(shí)時(shí)測試，實(shí)驗證明，該可調信號發(fā)生器系統軟件模擬數據和理論定制波形相吻合。
關(guān)鍵詞：信號發(fā)生器；EP2C70；Vetjlog HDL；FPGA

傳統信號發(fā)生器大多由模擬電路構成，存在連線(xiàn)復雜、調試煩瑣且可靠性較差等缺點(diǎn)。以Verilog HDL編程語(yǔ)言和FPGA器件為核心的可調信號發(fā)生器的設計實(shí)現，提高了系統可靠性，實(shí)現了系統信號實(shí)時(shí)快速測量，也為其廣泛應用于實(shí)際領(lǐng)域創(chuàng )造了條件。

1 系統總體設計
可調信號發(fā)生器系統由頂層模塊、EP2C70器件、控制開(kāi)關(guān)和輸入輸出模塊等部分組成，如圖l所示。在FPGA中實(shí)現的頂層文件包含地址指針和數據ROM2部分。其中，數據ROM由QuartusⅡ軟件中的LPM_ROM模塊構成，能達到最優(yōu)設計，LPM_ROM由FPGA中的EAB或ESB實(shí)現。數據ROM中存儲正弦波、方波、三角波和鋸齒波4種信號各1個(gè)周期的波形數據(在此選擇1個(gè)周期128個(gè)數據樣點(diǎn))，地址指針讀取ROM中不同區域的數據，可產(chǎn)生不同的波形，并通過(guò)使用嵌入式邏輯分析儀SignalTapⅡ進(jìn)行實(shí)時(shí)測試。根據讀取數據間隔的不同，即可實(shí)現調整頻率的功能。

2 系統功能模塊設計
可調信號發(fā)生器系統的功能模塊主要由頂層文件(Verilog HDL源程序)和波形數據ROM兩部分組成。波形數據ROM設計主要包括設計波形數據ROM初始化數據文件和定制ROM元件(datarom．v)。
2．1 頂層文件設計
本系統采用Ahera公司的CycloneⅡ系列EP2C70器件作為核心，通過(guò)QuartusⅡ軟件編寫(xiě)Verilog HDL源程序，實(shí)現一個(gè)可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波4種波形信號，并且能夠實(shí)現信號轉換及頻率可調功能的信號發(fā)生器。其中control控制產(chǎn)生波形的種類(lèi)，00、0l、10、11分別產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波；i控制讀取數據間隔，調整頻率。產(chǎn)生正弦波的源程序如下：