EDA实验-----正弦信号发生器的设计（Quartus II ）

目录

一、实验目的

二、实验仪器

三、实验原理

四、实验内容

五、实验步骤

六、注意事项

七、实验过程（操作过程）

1.定制LPM_ROM模块

2.定制LPM_ROM元件

 3.计数器定制

4.创建锁相环

5.作出电路图

6.顶层设计仿真

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一、实验目的

1. 学习使用Verilog设计波形发生器。
2. 掌握LPM_ROM在波形发生器设计中的使用方法。

二、实验仪器

1. PC机
2. EDA实验箱 一台

三、实验原理

FPGA中的波形发生器控制电路，它通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据ROM发出地址信号，输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定；当以固定频率扫描输出地址时，模拟输出波形是固定频率，而当以周期性时变方式扫描输出地址时，则模拟输出波形为扫频信号。

波形数据ROM中存有发生器的波形数据，如正弦波或三角波数据。当接受来自FPGA的地址信号后，将从数据线输出相应的波形数据，地址变化得越快，则输出数据的速度越快，从而使D/A输出的模拟信号的变化速度越快。

四、实验内容

设计一个基于LPM_ROM的正弦波信号发生器，并进行仿真测试及实验系统上的硬件测试。（附加：正弦波的频率可调，相位可调）

五、实验步骤

1. 打开QUARTUSII软件，新建一个工程。
2. 新建一个Schematic File 文件。
3. 利用波形生成器生成正选波的.mif文件，数据为8数，一个周期为128个数据。
4. 定制LPM_ROM。
5. 设计ROM的地址发生器。
6. 在Schematic File 文件中设计正弦波信号发生器。在空白处双击鼠标左键，在 Symbol 对话框左上角的libraries 中，分别将创建模块放在图形文件 Schematic File中，加入输入、输出引脚，双击每个引脚，进行引脚命名，并锁定管脚，将未使用的引脚设置为三态输入（一定要设置，否则可能会损坏芯片）
7. 编译仿真无误后，参照附录进行管脚分配。下表是示例程序的管脚分配表。分配完成后，再进行全编译一次，以使管脚分配生效。

端口名	对应FPGA管脚	说明
CLK	209	时钟为50MHZ
RST	153	复位
DOUT	167、165、166、162、164、159、161、156	输出数据

        8.用下载电缆通过JTAG口将对应的sof文件加载到FPGA中。观察实验结果是否与自己的编程思想一致

六、注意事项

1. 注意观察当输入数据改变是输出的反应。
2. 一定要把没用的管脚设置成三态输入。
3. 对实验现象进行分析总结。

 

七、实验过程（操作过程）

1.定制LPM_ROM模块

打开Mif任意波编辑器Mif_Maker2010

这个软件我上传到了百度网盘，可自行下载。

链接：https://pan.baidu.com/s/1PqheFDBqXH4oLtOjMfv_Vg?pwd=9458 
提取码：9458

这里我们点击查看这里，然后设置全局参数。 

然后就是点击波形，设置正弦波。

弄完了之后，就保存这个.mif文件，最好保存到你当前的工程目录下。

这里我们可以去通过记事本打开这个.mif文件，可以查看里面的相关参数

2.定制LPM_ROM元件

这里我们创建了工程后，创建一个block文件，然后点击选择元器件，再点开此处。

 然后下一步

然后我们搜索rom，下面就会有两个元器件显示，选择第一个，然后在右边箭头的位置写上你的ROM元器件的命名，再点击下一步。

 然后这里去设置输出量q的宽度和设置地址线宽。这里我们输出设置为8个宽度，储存容量设置为512e words。

 这里的‘q’不勾选。

这里我们把第一步创建好了的.mif文件添加到这里来。

 3.计数器定制

在元器件定制这里，我们搜索count，然后去命名，再点击下一步。

 这里的输出要连接到前面定制的ROM元件的地址，所以位宽要与地址的位宽保持一致。

然后一直点击下一步就行了，创建完成。

4.创建锁相环

同样的在元件定制界面上

1.  搜索pll
2. 下面就会显示出ALPLL，点击选中
3. 然后进行命名

输入频率我们设置为50MHz

 这里不勾选任何。

到这里，我们把输出频率设置为10MHz。 

然后一直点击下一步，最后创建完成。

5.作出电路图

最后我们根据上文的电路图去连接电路，并且配置相关的引脚，结果如下：

然后就是编译运行，结果无误。

6.顶层设计仿真

 电路图编译运行无错后，我们就把sof文件烧录到开发板上。

这里我们会看到，下面有一个芯片，这个也就是我们写好了的sof文件，然后就是通过你的电脑接口去连接到开发板，如果你看到上面有一个No Hardware的时候，你点击旁边的按钮进行接口设置，设置为USB接口即可（USB线连接了你的开发板就会自动显示出来的）。最后点击start就可以进行烧录了。 

烧录后，别断开与开发板的连接，还没完呢。

我们点开此处，使用SignalTap II Logic Analyzer去仿真。

在这里点击setup，去进行相关设置。 

 这里我们点开时钟设置，然后点击SignalTap I: pre-synthesis这个模式，按照下图的1,2,3步骤操作。

然后，选择输入管脚，把这个管脚作为一个时钟设置。 

这里进行区间描点设置。前面我们设置的正弦波一个周期是512个点的，那这里我们选择的最好大于512就行了，我这里选择4k，也就是一个周期作4k个点。

 

 这里我们去设置监视仿真输出。以下步骤执行完成之后，点击OK就行了。

最后这里，我们先看到右边的两个箭头，如果你已经连接好了开发板后，这些会显示出来的，同样的我们也可以去执行烧录操作。然后我们只需要去点击左边箭头指向的的仿真即可。

 上一步完成之后，我们点击Data这里就可以看到仿真的结果了，呃我这里没有连接开发板，也就没办法仿真，非常不好意思啊，没有把效果展示出来。

实验完毕。

以上就是本次实验的全部内容了，喜欢的话给个关注吧！

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