FPGA_8051核控制DDS移相信号发生器
基于FPGA的DDS移相变频正弦信号发生器设计
基于FPGA的DDS移相变频正弦信号发生器设计杨春红;李石【期刊名称】《数字通信世界》【年(卷),期】2014(000)010【摘要】The direct digital frequency synthesis (DDS) technology has high frequency resolution, fast frequency switching, low phase noise and higher frequency stability, so it is widely used in communications, aerospace, instrumentation and other fields. In this paper, phase shift frequency variable sine signal generator with DDS as its core was designed based on Field Programmable Gate Array (FPGA) and hardware description language (VHDL). The experimental and simulation results show that the system has stable output frequency, high frequency accuracy, adjustable frequency and phase.%直接数字频率合成技术（DDS）由于具有频率分辨率高、频率切换速度快、相位噪声低和频率稳定度高等优点，广泛应用于通信、航空航天、仪器仪表等领域。
本文以FPGA为核心，以硬件设计语言VHDL为系统逻辑描述手段，设计了基于DDS原理的可移相、变频的正弦信号发生器。
仿真及实验结果表明：该系统具有输出频率稳定、频率精度高，频率和相位可调等特点。
基于FPGA的DDS信号发生器的设计
基于FPGA的DDS信号发生器的设计【摘要】本文介绍了基于FPGA和MCU技术的直接数字合成信号发生器的设计，详细分析了其主要模块的系统结构、软硬件设计和具体实现电路。
【关键词】信号发生器;DDS;FPGA1.引言随着数字集成电路和微电子技术的发展，直接数字合成技术（Direct Digital Synthesis）简称DDS将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域，优越的性能和突出的特点使其成为现代频率合成技术中的佼佼者。
DDS器件采用了高速数字电路和高速D/A转换技术，具备了频率转换时间短、相对带宽宽、频率分辨率高、输出相位连续和相位可快速程控切换等优点，可以实现对信号的全数字式调制。
本文给出了基于FPGA和MCU技术的直接数字合成信号发生器的设计，实现了满足预定指标的多频率波形输出。
2.DDS基本原理DDS建立在采样定理基础上，首先对需要产生的波形进行采样，将采样值数字化后存人存储器作为查找表。
然后通过查表读取数据，再经D/A转换器转换为模拟量，将保存的波形重新合成出来。
DDS基本原理框图如图1所示。
图1 DDS基本原理框图基本功能包括：接收频率控制字进行相位累加;使用带反馈的移位寄存器产生随机序列;把随机序列加到相位地址码或幅度值：对相位累加值进行相幅转换;把读出的幅度值进行D/A转换并调节其幅度;对波形进行滤波后放大输出波形。
3.DDS信号的产生下面就FPGA实现DDS正弦波信号为例，对其键技术进行分析。
3.1 采样点的实现对一个幅度为1的正弦波的一个周期进行1024点采样，用Matlab计算得到每一点对应的幅度值，然后量化成8位二进制数据存放在ROM中。
用MATLAB 语言编写的正弦函数数据采集程序如下：CLEAR TIC;T = 2*PI/1024;t = [0：T：2*pi];y=255*sinz（t）;round（y）;3.2 数据ROM制作有了上面的采样点接下去就可以结合QUARTUS中ROM的制作来设计一个存储1024个采样点的存储器，下面是实现的部分Verilog程序。
基于FPGA的DDS信号发生器设计分析
基于FPGA的DDS信号发生器设计分析摘要：随着现代电子技术的飞速发展，直接数字频率合成DDS 技术逐渐被广泛使用，DDS 是目前数据调度常用的数据分发技术，此技术能够有效结合数据服务质量要求，完成数据分发操作。
为此提出基于FPGA的DDS信号发生器设计，以提升信号发生器精度效果。
关键词：FPGA；DDS；信号发生器；设计；1 DDS数据分发模型设计网络层云服务器采用的DDS数据分发模型结构如图1所示。
DDS数据分发模型中，将数据库云平台中的数据发送端看作为发布者，数据写入者为数据采集端，而订阅者与读入者即为云平台中的数据接收端。
DDS数据分发模型的身份主要是通信数据库云平台中，通信网络的中间件，此模型能够为通信数据库云平台提供通信数据分发服务，让通信数据可以快速分发传输，从而避免出现数据拥塞问题。
图 1 基于 DDS 的通信数据库云平台2系统硬件设计2.1硬件整体方案函数信号发生器的硬件系统主要包括MCU控制电路，FPGA构成的DDS发生器、DAC转换和低通滤波电路，及一些用于输入输出的器件等。
按键输入和LCD输出显示主要由MCU负责控制，MCU然后将输入的信号运算处理后发送给FPGA，FPGA根据输入的各种参数在ROM表中寻址，同时输出对应控制的波形、频率和幅度的数字信号，最后经过DA转换为对应的模拟电压信号，在经过一个低通滤波器使得模拟电压信号变得平滑。
2.2硬件模块电路系统的硬件电路主要分为两个部分，一是系统主控电路，二是DDS信号发生器电路。
系统主控电路包括以STM32F103C8T6为主控的最小系统板、四路用户按键输入、OLED显示屏输出（SPI）、UART通信连接上位机、硬件SPI连接FPGA负责信号数据传输。
DDS信号发生器电路，其中的FPGA模块的核心芯片为LatticeLCMXO2-4000HC-4MG132，其模块上内置8路输出LED指示灯、4路按键输入、4路拨码输入和两位数码管输出灯资源。
基于FPGA的DDS信号发生器的研究--毕业论文
第1章绪论1.1 课题背景频率检测是电子测量领域的最基本也是最重要的测量之一，频率信号抗干扰强，易于传输，可以获得较高的测量精度，所以频率方法的研究越来越受到重视[1]。
在频率合成领域中,直接数字合成(Direct Digital Synthesizer，简称：DDS)是近年来新的技术, 它从相位的角度出发直接合成所需波形。
它是由美国人J.Tierncy首先提出来的,是一种以数字信号处理理论为基础,从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的全数字技术的频率合成方法[2]。
其主要优点有：频率改变速度快、频率分辨率高、输出相位连续、可编程、全数字化便于集成等，目前使用最广泛的一种DDS频率合成方式是利用高速存储器将正弦波的M个样品存在其中，然后以查找的方式按均匀的速率把这些样品输入到高速数模转换器，变成所设定频率的正弦波信号[3]。
近30年来，随着超大规模集成、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称：FPGA)、复杂可编程器件(Complex programmable Logic Device，简称：CPLD)等技术的出现以及对DDS理论上的进一步探讨，使得DDS技术得到了飞速的发展。
它已广泛应用于通讯、雷达、遥控测试、电子对抗、以及现代化的仪器仪表工业等许多领域。
DDS的数字部分，即相位累加器和查表，被称为数控振荡器（NCO）[4]。
波形发生器即通常所说的信号发生器是一种常用的信号源，和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普遍、最基本也是应用最广泛的的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。
不论是在生产还是在科研与教学上，波形发生器都是电子工程师信号仿真试验的最佳工具。
随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。
基于FPGA的DDS信号发生器的设计
基于 FPGA 的 DDS 信号发生器的设计发布时间：2022-11-15T12:38:52.851Z 来源：《中国科技信息》2022年第7月14期作者：陈慰安[导读] DDS是一种新的频率合成技术，陈慰安广东省博罗县质量技术监督检测所广东省惠州市 516100摘要：DDS是一种新的频率合成技术，也是一种新的信号生成技术。
该方法具有频率分辨率高、频率转换快、相位变化时能保持相位连续，易于实现频率、相位、振幅等数字调制。
因此，DDS在现代电子设备尤其是通信领域中得到了广泛的应用。
关键词：FPGA；DDS信号发生器；设计1FPGA和DDS相关概述FPGA(FieldProgrammableGateArray）是一种高集成度、高速度、高存储能力的器件。
该方法能够有效地实现DDS技术，极大地改善了功能信号发生器的工作效率，并大幅度降低了电子设备的制造成本。
传统的信号源电路采用模拟电路、单片机或DDS专用的芯片。
尽管其应用领域广泛，但是仍然有很多缺点，例如：设计方案成本高，输出波形类型少，输出信号频率控制不灵活，系统升级困难等。
传统的信号源存在两大问题。
一种是调节电压调节器来调节输出的频率，使其难以调节到一个固定的数值；另外，脉冲的工作周期是不能调节的。
DDS技术是目前世界上最主要的一种数字技术，它有很多优势。
DDS技术是一种低功耗、低成本、高转换频率和高分辨率的频率合成技术。
通常，DDS技术有如下几种产生信号的方法：①集成电路功能信号发生器通常能用于产生信号，但是它的功能不全、可用性低、精度低、不能满足高频信号的需要。
②利用MCU的功能产生器来完成：MAX038的优势在于生成高频信号并生成不同的波形，但是MAX038的输出频率是由模拟信号控制的。
该方法既要实现对信号的变换，又要对其进行控制。
由于步长的增大，导致了频率的精确度下降，使得电路变得更为复杂。
DDS技术是一种新的频率合成技术，它与前面所说的信号产生方式相比，可以直接进行DDS芯片的合成，具有操作简单、节约资源等优点。
基于FPGA的移相信号发生器
摘要利用FPGA芯片及D/A转换器，采用直接数字频率合成技术，设计实现了一个频率、相位可控的正弦信号发生器，同时阐述了直接数字频率合成（DDS）技术的工作原理、电路结构，及设计的思想和实现方法。
经过设计和电路测试，输出波形达到了技术要求，控制灵活、性能较好，也证明了基于FPGA的DDS 设计的可靠性和可行性。
直接数字频率合成（DDS）技术采用数字合成的方法，所产生的信号具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等诸多优点。
在理论上对DDS的原理及其输出信号的性能进行了分析，完成了基于DDS 的数字移相信号发生器的设计，采用VHDL语言，成功地编写出了设计程序，并且在Quartus 2软件环境中，对编写的VHDL程序进行了仿真，得到了很好的效果。
在本文中，我们设计了一个频率相移测量仪。
主要分为如下几个部分：◆波形数据ROM模块◆32位加法器模块◆10位加法器模块◆32位锁存器模块◆10位锁存器模块关键词：直接数字频率合成（DDS），现场可编程门阵列（FPGA），正弦波信号发生器目录一. 任务解析 (3)二. 系统方案论证 (3)2.1总体方案与比较论证 (3)2.2系统原理与结构 (4)2.2.1主要芯片选型与开发环境 (4)2.2.2DDS技术和原理 (7)A．DDS原理 (7)B．相位累加器 (8)C．波形ROM示意图如图 (9)D．系统结构 (10)E．系统功能分析 (10)F．系统结构模块 (11)三. 系统顶层文件 (11)四.仿真 (13)五.系统的模块与程序实现 (13)5.1 源程序 (13)5.2 32位加法器模块 (15)5.3 32位锁存器模块 (15)5.4 10位加法器模块 (16)5.5 10位锁存器 (17)5.6 波形数据RO (17)5.7 生成正弦数据的程序和文件 (20)5.8 生成的正弦波文件mdata.mif表格 (21)六.设计总结 (22)七.参考文献 (23)一．任务解析1.1任务目的掌握数字移相信号发生器的工作原理和设计方法；掌握DDS技术的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。
基于FPGA的DDS信号发生器设计
基于FPGA的DDS信号发生器设计随着数字信号处理（DSP）技术的发展，直接数字频率合成器（DDS）逐渐取代了传统的频率合成器，成为一种高性能的信号发生器。
DDS信号发生器通过数字信号直接产生模拟信号，具有频率精度高、可编程性强和快速调频等优点。
本文将通过FPGA实现DDS信号发生器的设计。
首先，我们需要了解DDS信号发生器的基本原理。
DDS信号发生器的核心是相位累加器、查找表和数模转换器（DAC）。
通过累加器产生相位累积，将相位累积的结果通过查找表得到对应的振幅值，并经过数模转换器输出模拟信号。
1.确定需要生成的信号的参数，包括输出频率、相位步进精度、振幅等。
根据这些参数，计算累加器的增量值，即每个时钟周期累加器需要累加的值。
2.在FPGA中设计相位累加器。
相位累加器的宽度取决于相位步进精度，一般为32位或64位。
通过在每个时钟周期加上增量值，实现相位的累加。
3.设计查找表。
查找表的大小取决于数字信号的分辨率，一般为2^N 位。
通过输入相位值查找对应的振幅值。
4.设计数模转换器（DAC）。
通过DAC将数字信号转换为模拟信号输出。
5.在FPGA中实现控制逻辑，包括控制相位累加器和查找表的读写操作，使其按照设定的参数进行相位累加和振幅输出。
6.将设计好的FPGA模块进行综合、布局和时序约束，生成比特流文件。
通过以上步骤，基于FPGA的DDS信号发生器的设计就完成了。
设计好的FPGA模块可以实现高精度、高稳定性的信号发生器，广泛应用于通信、雷达、医疗设备等领域。
需要注意的是，在设计过程中需要考虑到FPGA的资源限制，包括LUT资源的利用、频率分辨率和输出频率的限制等。
此外，还可以通过增加相位累积周期、使用多路查找表和多路DAC等方法进一步优化设计。
综上所述，基于FPGA的DDS信号发生器设计是一个较为复杂的过程，需要对DDS原理有深入的理解，并结合FPGA的特点进行设计。
通过合理的设计和优化，可以实现高性能的DDS信号发生器。
(完整word版)基于FPGA的DDS信号发生器设计
基于FPGA的DDS信号发生器设计摘要：利用FPGA芯片及D/A转换器,采用直接数字频率合成技术，设计并实现了一个频率、幅值可调的信号发生器，同时阐述了该信号发生器的工作原理、电路结构及设计思路。
经过电路调试，输出波形达到技术要求，证明了该信号发生器的有效性和可靠性。
0 引言信号发生器作为一种基本电子设备广泛的应用于教学、科研中，因此从理论到工程对信号的发生进行深入研究，有着积极的意义.随着可编程逻辑器件(FPGA)的不断发展，直接频率合成（DDS）技术应用的愈加成熟,利用DDS原理在FPGA平台上开发高性能的多种波形信号发生器与基于DDS芯片的信号发生器相比,成本更低，操作更加灵活，而且还能根据要求在线更新配置，系统开发趋于软件化、自定义化。
本文研究了基于FPGA 的DDS信号发生器设计,实现了满足预定指标的多波形输出。
可产生不同频率、幅度的正弦波、三角波、矩形波信号，仿真和实测结果均证实了其灵活性和可靠性。
1 函数信号发生器的原理和设计1.1 函数信号发生器的结构图1为DDS信号发生器系统结构框图.系统以FPGA芯片为信息处理核心，主要完成数字频率合成、D/A转换、选择滤波、功率放大、LCD显示等功能。
频率控制字M送入32位的累加器进行累加运算，截取32位累加器的第24到第30位作为ROM的地址,ROM在累加器的控制下，输出8位的数字波形数据,经过DAC0832转换为模拟量，因为DAC0832输出的是电流的形式,所以通过电压转电流电路转换为电压形式的模拟波形,但其中还含有大量的高频成分，为了输出频率纯净的信号波形，再通过一个二阶的有源低通滤波器。
最后为了调节输出信号的峰峰值，再引入一个幅度调节电路。
根据直接数字频率合成理论将系统的频率分辨率及输出频率写为：其中fclk和N为系统时钟和位宽，M为频率控制字，利用信号相位与时间成线性关系的特性，直接对所需信号进行抽样、量化和映射，输出频率可调的信号波形。
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相位字8位
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频率字中8位
频率字低8位。