基于FPGA的智能函数发生器的设计学生姓名：XX学生学号：20XXXXXXXXX一、设计要求1.设计一个能产生递增、递减斜波，方波，三角波，正弦波，阶梯波智能函数发生器；2.要求能自主选择输出波形，并能调整输出频率。二、设计原理递增、递减斜波是以一定常数递增、递减来产生的。三角波的产生是在输出波形的前半周期内从0累加到最大值255（8位），在后半周期从最大值递减到0来实现的。阶梯波阶梯波是以一定的常数递增的。正弦波的产生原理是基于奈奎斯特采样定律，先对模拟信号采集，经过量化后存入查表中，再由相位累加器产生地址，通过对查表寻址，得到离散化波形序列，最后经过D/A转换输出模拟波形。方波的产生是在输出波形的前半周期输出低电平，后半周期输出高电平，从而得到占空比为50%的方波信号。通过所设计的智能函数发生器可以得到递增、递减斜波，方波，三角波，正弦波和阶梯波六种波形，这些波形的产生都是通过FPGA的核心芯片，各种运算都在FPGA中进行，直接输出选择的波形。三、设计内容与步骤设计的智能函数发生器就是为了得到得到递增、递减斜波，方波，三角波，正弦波和阶梯波六种波形，可以通过按钮来选择输出波形，并且具有复位的功能。智能函数发生器总体框图如图1.1所示；图中输入CLK为时钟信号，用于调整输出波形的频率；输入RESET为复位信号；输入SEL[2..0]为选择信号，用于选择输出波形；输出Q接在D/A转换的数据端，就可以在D/A转换器的输出端得到各种不同的函数波形。图1.1智能函数发生器总体框图1.递增斜波模块的设计：递增斜波模块ZENG见图1.2。它是递增斜波产生模块。图1.2模块ZENG递增斜波模块ZENG的VHDL程序设计：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYZENGISPORT(CLK,RESET:INSTD_LOGIC;Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDZENG;ARCHITECTUREZENG_ARCOFZENGISBEGINPROCESS(CLK,RESET)VARIABLETMP:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINIFRESET='0'THENTMP:="00000000";ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFTMP="11111111"THENTMP:="00000000";ELSETMP:=TMP+1;ENDIF;ENDIF;Q<=TMP;ENDPROCESS;ENDZENG_ARC;2.递减斜波模块的设计：递减斜波模块JIAN见图1.3。它是递减斜波产生模块。图1.3模块JIAN递减斜波模块ZENG的VHDL程序设计：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYJIANISPORT(CLK,RESET:INSTD_LOGIC;Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDJIAN;ARCHITECTUREJIAN_ARCOFJIANISBEGINPROCESS(CLK,RESET)VARIABLETMP:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINIFRESET='0'THENTMP:="11111111";ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFTMP="00000000"THENTMP:="11111111";ELSETMP:=TMP-1;ENDIF;ENDIF;Q<=TMP;ENDPROCESS;ENDJIAN_ARC;3.三角波模块的设计：三角波模块DELTA见图1.4。它是三角波产生的模块。图1.4模块DELTA三角波模块DELTA的VHDL程序设计：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYDELTAISPORT(CLK,RESET:INSTD_LOGIC;Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDDELTA;ARCHITECTUREDELTA_ARCOFDELTAISBEGINPROCESS(CLK,RESET)VARIABLETMP:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);VARIABLEA:STD_LOGIC;BEGINIFRESET='0'THENTMP:="00000000";ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFA='0'THENIFTMP="11111110"THENTMP:="11111111";A:='1';ELSETMP:=TMP+1;ENDIF;ELSEIFTMP="00000001"THENTMP:="00000000";A:='0';ELSETMP:=TMP-1;ENDIF;ENDIF;ENDIF;Q<=TMP;ENDPROCESS;ENDDELTA_ARC;4.阶梯波模块的设计：阶梯波模块LADDER见图1.5。它是阶梯波产生的模块，改变递增的常数，可改变阶梯的多少。图1.5模块LADDER阶梯波模块LADDER的VHDL程序设计：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYLADDERISPORT(CLK,RESET:INSTD_LOGIC;Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDLADDER;ARCHITECTURELADDER_ARCOFLADDERISBEGINPROCESS(CLK,RESET)VARIABLETMP:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);VARIABLEA:STD_LOGIC;BEGINIFRESET='0'THENTMP:="00000000";ELSIFCLK...
