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基于USB2.0的虚拟信号发生器的设计与实现的开题报告

一、选题背景和意义

随着电子科技的快速发展和广泛应用，信号发生器作为测试设备中不可或缺的一种，其在各个领域的应用如射频、微波、数字等信号调制及解调、通信系统的仿真与测试、信号处理、参数测量等诸多方面都占据着重要的地位。传统的信号发生器大多需使用计算机或嵌入式系统内置的大量资源，而实现基于USB接口的虚拟信号发生器，具有模块化、易开发、可维护、便携、简便、成本低等优势。因此，本文选题从实现基于USB2.0的虚拟信号发生器角度出发，旨在通过软硬件结合的方式，设计开发一种操作简单的虚拟信号发生器，能够满足各个领域对于信号发生器这一测试设备的需求。

二、研究目标和内容

本课题的研究目标是实现一种基于USB2.0的虚拟信号发生器，包括以下内容：

1.通过USB2.0接口与计算机连接，采用C#语言开发的上位机软件控制

2.基于FPGA实现信号的生成，采用VHDL语言编写，实现高速运算

3.通过SDRAM存储生成的信号数据，以实现大容量存储

4.在生成信号的过程中，可以实时调节频率、幅度、相位等参数，实现多种信号的生成

三、预期创新性成果

本课题的预期创新性成果如下：

1.运用FPGA技术实现信号生成，高速度、高可靠性、高精度。

2.采用SDRAM存储信号数据，实现多种信号的生成和大容量存储的优势。

3.通过C#语言编写的上位机软件，实现操作简单、易上手的特点。

四、研究难点

1.FPGA模块设计与开发，包括信号生成模块、时钟生成模块等

2.C#语言上位机软件的设计与开发，包括与FPGA模块的通讯、界面设计等

3.SDRAM存储器的控制，包括数据存取、读写控制等

五、研究方法和技术路线

1.FPGA模块设计与开发的技术路线：

逻辑设计-测试-综合生成-仿真-下载到FPGA板

2.C#语言上位机软件的设计与开发的技术路线：

界面设计-通信协议设计-上位机代码编写-测试

3.SDRAM存储器的控制技术路线：

存储器初始化-数据存取-读写控制

六、研究计划

1.前期准备：2022年3月-2022年5月

2.设计硬件原型：2022年6月-2022年8月

3.软件开发：2022年9月-2023年2月

4.综合与测试：2023年2月-2023年5月

5.论文写作：2023年6月-2023年9月

七、参考文献

[1]龚勇.VHDL数字电路设计[M].电子工业出版社,2014.

[2]蒋绘莲.FPGA算法设计及应用[M].机械工业出版社,2013.

[3]李志坚.基于FPGA的数字信号处理原理与设计[M].西安电子科技大学出版社,2015.

[4]刘坤.基于USB接口控制的DDS芯片的设计与应用[D].烟台大学,2015.

[5]陈炬,李晓强,韩壮,等.基于FPGA技术的多功能信号发生器设计[J].自动化与仪器,2012,3:89-91.