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1、CENTRAL SOUTH UNIVERSITY数字信号处理实验报告题 目 正弦信号发生器 学生姓名 黄秦斌 学 院 物理与电子学院 专业班级 电子信息科学与技术 1001 班 完成时间 2013 年 6 月 18 日 实验一 正弦信号发生器1实验一 正弦信号发生器一、实验仪器：一、实验仪器：PC 机一台，JQ-SOPC-2C35 实验箱一台及辅助软件（DSP Builder、Matlab/Simulink、Quartus II、Modelsim） 。二、实验目的：二、实验目的：1、初步了解JQ-NIOS-2C35实验箱的基本结构； 2、 学习和熟悉基于DSP Builder开发数字信号处理实
2、验的流程。三、实验原理：三、实验原理：正弦波是一种基本信号，任何复杂信号都可由许多频率、幅度各不相同的正弦波复合而成。已知正 弦波存在如下的关系： sin)2sin( 由以上公式可知，正弦波存在周期性，本实验就是根据正弦波的这一特性进行正弦波发生。 在 Altera DSP Builder 库中，有一名为 Increment Decrement 的模块，根据参数设置的不同，Increment Decrement 会不断从 0 计数到设定值，然后清 0，接着又从 0 开始计数。图 3-1 显示的是 Increment Decrement 的参数设置界面，以图中参数为例，number of bit
3、s 设置为 6，即从 0 开始计数到 26，然后清 0，接着又从 0 开始计数。 在 LUT(Look Up Table)查找表模块中事先存入一个周期的正弦波的抽样值，利用 Increment Decrement 模块不断计数，根据计数值找到查找表的地址取出里面的值进行输出，因为 Increment Decrement 模块的输出具有周期性，则从 LUT 的输出也具有了周期性，这样，就产生了正弦波。四、实验步骤：四、实验步骤：（1）打开MATLAB。（2）从 MATLAB 界面打开点 simulink，从跳出的 Simulink Library Browser 界面新建一个 model文件。图
4、1-1 正弦发生器模型（model文件） （3）在Altera DSP Builder中的Arithmetic库，找到Increment Decrement模块加入到新建的model中； 双击该模块并设置参数，Bus Type：Signed Integer、number of bits：6，确认退出。 （4）在Altera DSP Builder中的Storage库，找到LUT模块加入到新建的model中； 双击该模块并设置 参数， Data Type：Signed Integer、Address Width：6、number of bits：8、MATLAB Array：127*sin( 0
5、:2*pi/(26):2*pi )，确认退出。实验一 正弦信号发生器2（5）在Altera DSP Builder中的Storage库，找到Delay模块加入到新建的model中。 （6）在Altera DSP Builder中的Arithmetic库，找到Product模块加入到新建的model中，双击该模块并 设置参数，Optional ports and settings中的Use LPM选项前打勾，确认退出。 （7）在Altera DSP Builder中的IO&Bus库，找到Input和Output模块加入到新建的model中。双击Input 模块并设置参数，Bus Type：Sin
6、gle Bit，确认退出。双击Output模块并设置参数，Bus Type：Signed Intege、number of bits：8，确认退出。 （8）在 Simulink 中的 Sinks 库，找到 Scope 模块加入到新建的 model 中。双击 Scope 模块并设置参数，点击菜单栏中的，将 number of axes 设为 2，确认退出。 （9）在Simulink中的Source库，找到Step模块加入到新建的model中。双击Step模块并设置参数，Step time：50、Initial value：50、Final time ：1、Sample time ：1，确认退出。
7、 （10）在Altera DSP Builder中的AltLab库，找到Signal Compiler和TestBenchOn模块加入到新建的 model中。执行执行File-Save 保存文件，将其命名为保存文件，将其命名为sinwave.mdl。 （11）执行Simulation-Configuration Parameters，将solver设为discrete，Type设为Fixed-step，Stop Time设为500。（12）点击菜单栏中的，启动 simulation，simulation 结束后，双击 Scope 模块，打开波形观察界 面，在波形上点击鼠标右键，选择 Autos
8、cale，即可观察 simulation 后的正弦波形。 （13）点击TestBenchOn模块，打开模块参数界面，在Advanced选项卡中，点选Lauch GUI，并依次 点击Generate HDL，Run Simulink和Run Modelsim，启动RTL级仿真。 （14）随后显示的界面即为Modelsim RTL级仿真的波形图。选中tb_sinwave/dut/output信号，点击鼠 标右键，选中Propertyties选项，选择Format为analog，将Height设为100，Scale设为0.4，点击【OK】确认。 在信号上点击鼠标右键，选择Zoom Full，即可看到
9、RTL级仿真波形。 （15）点击Signal Compiler模块，打开参数设置页面，器件系列选择cylone II，点击compile，结束后， 关闭该页面。 （16）关闭 MATLAB。在位置“D:Program FilesMATLAB71worksinwave_dspbuilder”（MATLAB安装目录下的安装目录下的 worksinwave_dspbuilder）打开文件 sinwave.qpf 。 （17）工具栏中点击 Assignments，选中 Device，在器件 family 中选择 Cyclone ，选择下拉菜单中 的 EP2C35F672C6.，点击 finish。 （
10、18）执行AssignmetsAssignment Editor，将Category设为Pin，并按照下图对Pin进行设置并保存图1-2 管脚设置（19）执行 ToolsSignalTap Logic Analyzer，选中 Data，在 Data 窗口中的 空白处双击，在弹出的对话框中将 Fiter 设为 Pins: all®isters:post fittings，点击 List，将 Output 添加至 右边的窗口中，点击【OK】确认。实验一 正弦信号发生器3（20）在右边的对话框中将Clock设为Clock信号，Sample depth设为1K，点选Trigger in，Sour
11、ce设为 Clock信号，Pattern设为Rising edge。保存，若弹出对话框询问是否将文件添加至工程，选择Yes。点击菜单栏中的（紫色三角形） ，重新对工程进行编译。（21）打开实验箱，接入电源，用USB Blaster线将电脑和实验箱连接起来，选择菜单栏中的图 标。 （22）点击Hardware Setup，选择USB-0，点击【Close】确认。选中sinwave.sof文件，点击Start，将 文件下载到实验板上。 （23）执行ToolsSignalTap Logic Analyzer，选择Hardware右边的Setup，将其设为USB- BlasterUSB-0。（24）将
12、实验箱上的开关SW3和SW4拨至高电平，点击工具栏的（红色图标）图标，启动数 据采集，一段时间（约10s）后点击图标停止数据采集，点击SignalTap中的data窗口，右键点击 Output，选择Bus Display FormatSigned Line Chart，即可看到硬件实现的波形。如图6所示：五、实验结果：五、实验结果：（1）Simulink仿真波形：实验一 正弦信号发生器4（2）RTL级仿真波形（3）硬件实现波形实验一 正弦信号发生器5六、讨论分析：六、讨论分析：（1）实验中遇到的问题和解决方法。答：实验中遇到的问题是在进行硬件实现波形时，将软件烧好以后不能进行数据采集，我们认为
13、是 可能前面的设置有问题，所以将前面的过程又重新做了一遍，但是还是不行，后来请教了学长以后发现 date 里面没有选择好 output。后来设置好以后就可以采集了，图形与预期的一样。 （2）总结 DSP Builder 开发数字信号处理实验的基本流程（文字叙述或者画出流程图） 。答：首先，利用 MATLAB 中的 simulink 将实验所要的模型画出来；然后，通过设置 TestBenchOn 模块，启动 RTL 级仿真，得到 Modelsim RTL 级仿真的波形图；接着，由 Signal Compiler 模块的参数设 置后启动 QutersII 软件，进行参数配置；最后，连接实验箱，获取硬件实现结果。
