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EDA课程设计--正弦波信号发生器的设计
《EDA》课程设计报告
――正弦波信号发生器的设计
一、设计目的：
进一步熟悉QuartusII及其LPM_ROM与FPGA硬件资源的使用方法。培养动手能力以及合作能力。
二、设计要求：
1、clk为12MHz。
2、通过DAC0832输出正弦波电压信号，电压范围0～-5V。
3、通过示波器观察波形。
三、设计内容：
在QUARTUSII上完成正弦波信号发生器的设计，包括仿真和资源利用情况了解（假设利用Cyclone器件）。最后在实验系统上实测，包括FPGA中ROM的在系统数据读写测试和利用示波器测试。信号输出的D/A使用实验系统上的ADC0832。
设计原理：
图1所示的正弦波信号发生器的结构由四部分组成：
计数器或地址发生器（这里选择10位）。
正弦信号数据ROM（10位地址线，8位数据线），含有1024个8位数据（一个周期）。
VHDL顶层设计。
8位D/A（实验中可用ADC0832代替）。
图1所示的信号发生器结构图中，顶层文件singt.vhd在FPGA中实现，包含两个部分：ROM的地址信号发生器，由10位计数器担任；一个正弦数据ROM，由LPM_ROM模块构成。LPM_ROM底层是FPGA中的EAB、ESB或M4K等模块。地址发生器的时钟clk的输入频率fo与每周期的波形数据点数（在此选择1024点），以及D/A输出的频率f的关系是：f fo/1024
图1 正弦信号发生器结构框图
图2 正弦波信号发生器的设计图
设计步骤：
建立.mif格式文件
首先，mif文件可用C语言程序生成，产生正弦波数值的C程序如下：
#include
#include
main
int i;
float s;
for i 0;i 1024;i++
s sin atan 1 *8*i/256 ;
printf %d :%d;\n,i, int s+1 *255/2
其次，把上述程序编译后，在DOS命令行下执行命令：romgen sdata.mif;
将生成的sdata.mif 文件，再加上.mif文件的头部说明即可。
.mif文件的头部说明如下所示：
WIDTH 8;
DEPTH 1024;
ADDRESS_RADIX DEC;
DATA_RADIX DEC;
CONTENT BEGIN
0:127;
1:130;
2:133;
3:136;
4:139;
5:143;
6:146;
……（数据略去）
1016:102;
1017:105;
1018:108;
1019:111;
1020:115;
1021:118;
1022:121;
1023:124;
END;
在设计正弦波信号发生器前，必须首先完成存放波形数据ROM的设计。利用MegaWizard Plug-In manager定制正弦信号数据ROM宏功能块，并将以上的波形数据加载于此ROM中。设计步骤如下：
打开MegaWizard Plug-In manager初始对话框。在Tools菜单中选择MegaWizard Plug-In manager产生一个对话框，选择Create a new custom...项，即定制一个新的模块。单击Next按钮后，在所产生的对话框的左栏选择Storage项下的LPM_ROM，再选择CycloneⅡ器件和VHDL语言方式；最后输入ROM文件存放的路径和文件名：e:\\rom_1024.vhd，单击Next按钮。
选择ROM控制线、地址线和数据线。在弹出的对话框中选择地址线位宽和ROM中数据数分别为10和1024；选择地址锁存控制信号clock。
单击Next按钮在对话框的“What should the RAM…”栏选择默认的Auto。在栏选择“Do you want to…Yes,use this file for memory content data”项，并按Browse钮，选择指定路径上的文件rom_1024.mif。在“Allow In-System Memory…”栏选择打勾，并在“The Instance ID of this ROM”栏输入ROM1，作为ROM的ID名称。最后单击Next按钮，再单击Finish 按钮后完成ROM定制。
打开此文件可以看到其中调用初始化数据文件的语句为：init_file sdata.mif。最后生成的ROM元件文件如源代码1所示，其中的init_file指向已做了修改。修改后用于例化的波形数据ROM文件rom_1024.vhd如下。
源代码：
1）、源代码1如下所示：
LIBRARY ieee;
USE
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