基于VHDL的多波形信号发生器设计.pdf

【标题】基于VHDL的多波形信号发生器设计【作者】冯磊【关键词】VHDL；

文本输入法；原理图输入法；数模转换【指导老师】朱清友【专业】电子信息科学

与技术【正文】目录1．绪论11.1EDA概述11.2QUARTUSII设计平台11.2.1

软件开发环境及基本流程11.2.2具体设计流程21.3信号发生器概述42．VHDL

概述42.1VHDL简介42.2VHDL的基本结构52.3VHDL设计电路的主要过程

63．主要功能63.1功能模块的划分63.2主要功能的实现73.2.1方波的实现

73.2.2三角波的实现73.2.3正弦波的实现83.2.4阶梯波的实现93.2.5四选一输

出波形选择模块103.3多波形信号发生器114．外围电路设计134.1基于GW48

EDA/SOPC的开发板介绍134.2D/A转换器134.3示波器观察图形155．结论

16参考文献17致谢18附录191．绪论现代社会的标志之一就是信息产品的广泛

使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。支

撑信息电子产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开

发技术的发展。前者以微细加工技术为代表，而后者的代表就是电子设计自动化1

（electronicdesignautomaticEDA）技术。本设计采用的VHDL是一种全方位的

硬件描述语言，具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门

级这三个不同层次的设计；支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，覆

盖面广，抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛2。1.1EDA概述EDA技术

是以大规模可编程逻辑器件为设计载体以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达

方式以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具通过

有关开发软件自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统实现最终形成集成

电子系统或专用集成芯片的一门新技术3。1.2QuartusII设计平台1.2.1软件开发

环境及基本流程本设计所用软件主要是QuartusII，在此对它做一些介绍。

QuartusII是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最

大的可编程逻辑器件供应商之一。QuartusII提供了一种与结构无关的设计环境，

使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。Altera公司的QuartusII

开发工具人机界面友好、易于使用、性能优良、并自带编译、仿真功能。QuartusII

软件完全支持VHDL设计流程，其内部嵌有VHDL逻辑综合器。QuartusII4也

可以利用第三方的综合工具，如FPGACompilerII，并能直接调用这些工具。同

样，QuartusII具备仿真功能，同时也支持第三方的仿真工具。此外，QuartusII

与MATLAB和DSPBuilder结合，可以进行基于FPGA的DSP系统开发，是

DSP硬件系统实现的关键EDA技术5。QuartusII包括模块化的编译器。编译器

包括的功能模块有分析/综合器、适配器、装配器、时序分析器、设计辅助模块、

EDA网表文件生成器、编辑数据接口等。可以通过选择StartCompilation来运行

所有的编译器模块，也可以通过选择Start单独运行各个模块。在CompilerTool

窗口中，可以打开该模块的设置文件或报告文件，或者打开其它相关窗口6。图

2.1上排所示的是QuartusII编译设计主控界面，它显示了QuartusII自动设计的

各主要处理环节和设计流程，包括设计输入编辑、设计分析与综合、适配、编程文

件汇编、图时序参数提取以及编程下载几个步骤。2.1下排的流程框图是与上

面的QuartusII设计流程相对照的标准的EDA