核心内容摘要
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基于fpga的信号发生器设计 可自由控制产生正弦波、三角波、方波、锯齿波可手动设置波形类型、幅度控制、相位控制。
提供详细的设计文档和售后指导代码里有详细的注释保证可以理解信号发生器的设计思想。
FPGA玩波形生成这事儿可比单片机有意思多了。
今天咱们直接开撸代码用Verilog搞个能输出四种基础波形的信号发生器。
别担心复杂数学模型咱靠寄存器和计数器照样玩转波形。
代码仓库在文末先看核心思路先上主控模块的端口定义控制信号全在这儿了module signal_generator( input clk_50M, // 50MHz时钟 input [1:0] wave_type, // 00正弦 01三角 10方波 11锯齿 input [7:0] amplitude, //
对应0-
3V input [15:0] phase_ctrl, // 相位控制字 output reg [9:0] wave_out );注意这个phase_ctrl不是角度值而是相位累加器的步进值。
后面DDS部分会重点说这个骚操作。
波形生成的核心是状态机计数器。
拿三角波举个栗子always (posedge clk_50M) begin case(wave_type) 2b01: // 三角波 if(!direction) begin if(counter
counter counter 1; else direction 1; end else begin if(counter
counter counter - 1; else direction 0; end //...其他波形处理 endcase end这个双向计数器实现起来不到十行代码却完美复现了三角波的上升下降沿。
注意counter位宽要和DAC分辨率匹配咱们用10位1024点足够细腻。
基于fpga的信号发生器设计 可自由控制产生正弦波、三角波、方波、锯齿波可手动设置波形类型、幅度控制、相位控制。
提供详细的设计文档和售后指导代码里有详细的注释保证可以理解信号发生器的设计思想。
重点说下正弦波的DDS实现。
查表法虽然简单但占用资源太多。
咱们用相位累加器cordic算法动态计算reg [15:0] phase_acc; always (posedge clk_50M) phase_acc phase_acc phase_ctrl; //相位累加 wire [15:0] sin_out; cordic_sin u_cordic( .clk(clk_50M), .phase_in(phase_acc[15:8]), //取高8位作角度 .sin_out(sin_out) );phase_ctrl控制频率——比如给100时每个时钟周期相位增加100相当于提高了波形变化速度。
cordic模块用Xilinx的IP核实现记得在注释里标记时钟延迟周期数。
幅度控制别傻乎乎用乘法器PWM调幅更省资源reg [7:0] pwm_cnt; always (posedge clk_50M) pwm_cnt pwm_cnt 1; assign wave_pwm (amplitude pwm_cnt) ? 1b1 : 1b0;把DAC输出转换成PWM信号amplitude参数直接控制占空比。
实测谐波在可接受范围关键是不占用额外逻辑单元。
最后是相位同步技巧。
需要切换波形时记得在计数器归零时切换状态机reg [1:0] wave_buffer; always (posedge clk_50M) begin if(counter 10d
// 完成当前周期 wave_buffer wave_type; // 缓冲控制信号 end这个细节处理能避免波形切换时的毛刺实测效果比直接切换稳定得多。
完整工程里每个模块都标了// !!重要!!的注释比如时钟域
注意事项、参数计算公式、资源占用预估。
调试时重点关注相位累加器的溢出处理和cordic的流水线延迟补偿就行。
需要源码的朋友在Github搜FPGA-Wave-GenREADME里写了微信技术支持群焊板子烧芯片的坑我们都帮你踩过了。