基于fpga的任意波形發(fā)生器的設計與實現(xiàn)-畢業(yè)設計論文

1、摘要基于基于FPGAFPGA的任意波形發(fā)生器的設計與實現(xiàn)的任意波形發(fā)生器的設計與實現(xiàn)DesignDesignRealizationRealizationofofthetheArbitraryArbitraryWavefmWavefmGeneratGeneratBasedBasedononFPGAFPGA摘要任意波形發(fā)生器是不斷發(fā)展的數(shù)字信號處理技術和大規(guī)模集成電路工藝蘊育出來的一種新型測量儀器，能夠滿足人們對各種復雜信號或特殊信號的需求

2、，代表了信號源的發(fā)展方向?？删幊涕T陣列（FPGA）具有高集成度、高速度、可重構等特性。使用FPGA來開發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設計時間，減小印制電路板的面積，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。本課題將DDS、USB接口和虛擬儀器技術有機地結合在一起，以FPGA為硬件基礎，通過系統(tǒng)硬件電路設計、邏輯設計和軟件設計，實現(xiàn)了一款基于FPGA的低成本、便攜式、可擴展的即插即用任意波形發(fā)生器。本文系統(tǒng)的分析了DDS技術的基本組成、工作原理及其輸出信號的頻

3、譜特性，給出了改善合成信號頻譜純度的方法，為任意波形發(fā)生器的設計與實現(xiàn)提供了理論指導。本課題從總體上規(guī)劃了任意波形發(fā)生器的硬件結構，結合DDS輸出信號的頻譜特性，設計了兩種濾波器對信號進行濾波處理，并開發(fā)了硬件平臺。以QuartusII軟件作為開發(fā)工具，對CycloneII系列FPGA芯片EP2C5Q208C8實現(xiàn)的DDS結構中的數(shù)字部分及該部分與USB接口進行了設計，并實現(xiàn)了波形的調幅、調頻及多種數(shù)字調制。在此基礎上，使用當前流行的虛

4、擬儀器設計軟件LabWindowsCVI，利用計算機強大的計算和顯示功能，設計了任意波形發(fā)生器的操作面板。通過在操作面板上選擇正弦波、方波、三角波、鋸齒波、白噪聲等常規(guī)波形或者手動繪制任意波形，并設置波形參數(shù)，進而控制硬件系統(tǒng)產(chǎn)生相應波形信號，充分體現(xiàn)了任意波形發(fā)生器的“任意性”。通過測試，證明本任意波形發(fā)生器達到了預期的設計要求。關鍵詞：直接頻率合成可編程門陣列通用串行總線虛擬儀器AbstractAbstractWiththeunce

5、asingdevelopmentofdigitalsignalprocessingtechniqueVLSItechnologyanewmeasureinstrument—arbitrarywavefmgenerat(AWG)comesintobeing.AWGcanmeetthedesireofcomplicatedspecialsignalwhichrepresentsthedevelopingdirectionofsignalso

6、urces.Fieldprogrammablegatearray(FPGA)hasthefeaturesoflargescaleintegrationhighwkingfrequencyreconfiguration.Itcangreatlyshtendesignperiodreducethesizeofprintedcircuitboard(PCB)improvesystemreliabilityflexibilitytodesign

7、digitalcircuitbyuseofFPGA.Bycombiningdirectfrequencysynthesis(DDS)universalserialbus(USB)virtualinstrumenteffectivelyalowcostptableextensibleAWGbasedonFPGAhasbeenrealized.Themaincontentsconsistofhardwaredesignlogicdesign

8、softwaredesignareoutlinedasfollows.ThethesissystematicallyintroducesthecompositionwkingprincipleofDDSanalyzesthespectrumacteristicsofitsoutputgivesthemethodsofreducingthenoisewhichpresentsthetheeticalguidancefdesignreali

9、zationofAWG.ThestructureofAWGisplannedfromtheoverallthecircuitispresented.ConsideringthespectrumacteristicsofDDS’soutputtwokindsoffiltersaredesignedtofiltersignalsunwanted.ThedigitalpartinDDSitsinterfacewithUSBaredesigne

10、dontheCycloneIIFPGAchipEP2C5Q208C8withQuartusII.Thisdigitalpartcanrealizeamplitudemodulation(AM)frequencymodulation(FM)severalkindsofdigitalmodulation.OnthisbasistakingadvantageofPC’spowerfulcalculationdisplayingcapabili

11、tywedesigntheoperationpanelofAWGwithLabWindowsCVI.Onthepanelusercanchooseconventionalwavessuchassinewavesquarewavetrianglewavesawtoothwavewhitenoiseect.drawwavesbyhsetwaveparameterstocontrolinstrunmentgeneratecresponding