《2017毕业论文-基于fpga的任意信号发生器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017毕业论文-基于fpga的任意信号发生器（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 基于FPGA的任意信号发生器的设计 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 龙蟠学院 专业： 电子信息工程 班级： M07电子信息工程1班 学号： 提交日期： 2011 年 05月15日 答辩日期：2011年 05月22日 金陵科技学院学士学位论文 目录目 录摘 要IIIAbstractI1 绪 论12 EDA、VHDL简介22.1 EDA技术22.2 硬件描述语言VHDL33 PLD、Quartus II简介63.1可编程逻辑器件PLD63.2 Quartus II基本使用方法64 数字系统设计84.1 数字系统的设计模型84.2 数字系统的设计方
2、法85 任意信号发生器的简单设计过程105.1 系统需求分析105.2任意信号发生器的工作原理105.3 各组成模块及程序106 直接数字频率合成器206.1 直接数字合成器简介206.2系统设计需求206.3 系统设计方案206.4主要设计模块及程序216.5 正弦信号的VHDL程序实现307 系统仿真337.1 任意信号发生器的简单设计仿真337.2 直接数字频率合成器仿真378 基于FPGA的硬件测试388.1 KHF-1型FPGA实验开发系统388.2 硬件测试39结束语40参考文献41致谢4244金陵科技学院学士学位论文 摘要基于FPGA的任意信号发生器的设计摘 要关于信号发生器，传
3、统的设计方法多基于模拟电路或单片机或专用芯片，由于成本高或控制方式不灵活或波形种类少不能满足实际需求。本课题充分利用了现场可编程门阵列 FPGA和VHDL语言的结合进行任意信号发生器的设计，从而易于修改和改进。用Quartus II对FPGA芯片“下载”形成专用集成电路，由于不存在人工接线的问题，所以故障率低、可靠性好。系统按模块化方式进行设计，然后进行编译、时序仿真和硬件测试等。此设计采用了两种方法，一种是简单的设计方法，任意信号发生器由两大模块组成，即函数发生电路和函数选择电路。本论文还简单介绍基于DDS技术的任意信号发生器的设计，它能高精度地产生多种基本波形，如正弦波等。关键词： VHD
4、L；FPGA；Quartus II；EDA；DDS金陵科技学院学士学位论文 摘要FPGA-based Control System for Any signal generator designAbstractAbout the signal generator, the traditional design method is based on the small and medium-scale integrated circuits,with a lot of circuit elements,complex wiring,high failure rate,and low reliab
5、ility.This topic has used scene programmable gate array FPGA and the VHDL language fully carried on the automobile taillight control systems design, making it easy to modify and improve.With Quartus II “downloading” FPGA chip,it forms the specific integrated circuit.It does not have artificial conne
6、ction,therefore the failure rate is low and the reliability is good. This design uses two methods, one is simple method, Any signal generator is composed by two big modules . That is, a function generator and function select circuit. This paper alse introduces the design idea of function generator w
7、ith multiple signals based on DDS technologyIt can export four basic waveforms of higher precision such as sine wave and so on.Keywords: VHDL; The FPGA; Quartus II; EDA；DDS金陵科技学院学士学位论文 1 绪论 1绪 论波形发生器是各种测试和实验中不可或缺的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是教学上，波形发生器都是电子工程师进行信号仿真试验的最佳工具。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试
8、仪器和测试手段提出了更高的要求，而波形发生器已成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发波形发生器具有很大的意义。随着计算机与微电子技术的发展，电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）和可编程逻辑器件PLD（Programmable Logic Device）的发展都非常迅速，熟练地利用EDA软件进行PLD器件开发已成为电子工程师必须掌握的基本技能。先进的EDA工具已经从传统的自下而上的设计方法改变为自顶向下的设计方法，以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）来描述系统级设计，并支持系统仿真和高层综合。ASIC（Ap
9、plication Specific Integrated Circuit）的设计与制造，电子工程师在实验室就可以完成，这都得益于PLD器件的出现及功能强大的EDA软件的支持。现在应用最广泛的高密度PLD器件主要是现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）和复杂可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）。 本次设计的目的就是通过实践深入理解可编程逻辑器件PLD，了解EDA技术并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想。以计算机组成原理为指导，通过学习VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握
10、所学的课程知识和基本单元电路的综合设计应用。通过对实用汽车尾灯控制器的设计，巩固和综合运用所学知识，提高IC设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。基于FPGA任意信号发生器的设计作为数字电子技术课程的重要组成部分，一方面使我进一步理解了课程内容，基本掌握了数字系统设计和调试的方法，增加了集成电路的应用知识，培养了我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力；另一方面也使我更好地巩固和加深了对基础知识的理解，学会了设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强了我们理论联系实际的能力，提高了我的电路分析和设计能力。通过实践引导，我在理论指导下有所创新，为日后的工程实践奠定了基
11、础。通过本次毕业设计，一方面加深了我的理论知识，另一方面也提高了我考虑问题全面性的能力，将理论知识上升到了一个实践的阶段。金陵科技学院学士学位论文 2 EDA、VHDL简介 2 EDA、VHDL简介2.1 EDA技术2.1.1 EDA技术的概念及范畴 随着数字电子技术的飞速发展，信息化得到了有力的推动和促进，从与普通百姓生活息息相关的手机、计算机、数字电视，到关系到国家安定社会和谐的军用设备、航天技术，都采用了数字电子技术，它的应用已经渗透到人们生活的方方面面。现代电子设计技术的核心已逐步转向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA（Electronic Design Automation）。
12、【1】所谓EDA技术，就是以功能强大的计算机平台，以EDA软件为工具，对用硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)的系统逻辑设计文件，自动地完成逻辑编译、简化、分割、综合、布局布线及逻辑优化和仿真测试的电子产品自动化设计过程。当然，随着EDA技术的日渐成熟，也包括了如PSPICE、EWB、MATLAB等计算机辅助分析CAA技术，如PRETEL、ORCAD等印刷制版计算机辅助设计，等等。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在
13、计算机上自动处理完成。2.1.2 EDA技术的基本特征EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。2.1.3 EDA历史发展回顾 早在20世纪60年代中期，人们就开始着眼于开发出各种计算机辅助设计工具来帮助设计人员进行集成电路和电子系统的设计，集成电路技术的发展不断地对EDA技术提出新的要求，并促进了EDA技术的发展。在过去的三十多年里，计算机技术迅猛发展，也给EDA行业带来了巨大的变化。进入20世纪90年代后，电子系统已经从电路级系统集成发展成为包括ASIC、FPGA和嵌入式系统的多种模式，EDA产业已经成为电子信息类产品的支柱产业。EDA的蓬勃发展离不开设计方法学的进步，回顾过去几十年电子技术的发展历程，可大致将EDA技术的发展分为3个阶段。20世纪70年代，是EDA技术发展
