Matlab与FPGA数字信号处理系列——DDS信号发生器——Vivado利用 ROM 存储波形实现DDS（1）

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1.系统参数及框图

ROM 存储一个正弦波完整波形，存256个点，每个点进行 8 bit 量化，使用 Matlab 产生 .coe 存储器文件，加载到 ROM 中。

2.Matlab制作.coe文件

Fs_N = 256;                     % 抽样点数
Bit_Width = 2^8;               % 量化位宽
 
t=0:2*pi/Fs_N:2*pi;
y=0.5*sin(t)+0.5; % (-0.5~0.5)+0.5 ->(0~1)，转成无符号数
% r=ceil(y*(Bit_Width-1));      % 量化，向上取整
% r=floor(y*(Bit_Width-1));     % 量化，向下取整
r=round(y*(Bit_Width-1));       % 量化，四舍五入
 
fid = fopen('sin.coe','w');  % 写入 'sin.coe' 文件
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=10;\n');   % 固定写法，表示写入的数据是 10进制 表示
fprintf(fid,'MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR=\n');     % 固定写法，下面开始写入数据
for i = 1:1:Fs_N
    fprintf(fid,'%d',r(i));
    if i==Fs_N
        fprintf(fid,';\n');   % 最后一个数据用 ;
    else
        fprintf(fid,',\n');    % 其他数据用 ,
    end
end
fclose(fid);                     % 写完了，关闭文件

写入后，文件内容如下图所示，第三行开始是波形量化后的数据，在第62-72行全部被量化为255(8-bit量化的最大值)，可以想象，输出的波形在顶峰时会有一个较平的地方，是量化精度不够造成的。

下图中Matlab的绘图也证明了这一点，最大值处量化成了同样的数据，波形略有失真，原因在于Matlab使用的是 ceil() 函数向上取整，改成 floor() 向下取整，最小值量化成了同样的数据，波形略有失真。

向上取整

向下取整

四舍五入量化

3.Vivado中ROM调用.coe文件

（1）新建工程，调用ROM IP

选择“Block Memory Generator”。

（2）配置ROM

1处选择“Stand Alone”，2处选择“Single Port ROM”单口ROM，其中2处的可选项有：单口RAM，简化的双口RAM（一端读一端写），真双口RAM（两端都可读写），单口ROM（1个ROM），双口ROM（相当于2个ROM）。

1处配置数据的量化位宽，2处是ROM的深度（存储的点数），3处设置一直使能工作，能够节省一个使能引脚。

1处勾选加载.coe文件，2处找到.coe文件的路径，点击加载。

配置完成，地址8位，代表深度256，数据8位。

（3）配置计数器

1处配置成8位计数器，输出计数值位宽为8位，2处设置每次计数变化1，3处设置位向上计数，2处和3处配合实现每次加1。

（4）连接引脚

4.仿真测试

编写TestBench仿真文件，只需要给定时钟信号即可。
假设给定时钟 125 MHz，即时钟周期为 8 us，每输出一个采样点需要 8 us，输出256个正弦波的采样点需要 256×8 us，即正弦波的周期为 256×8 us，即频率为 125MHz / 256 = 0.488 MHz 左右。

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