基于FPGA的数字频率计——VHDL设计

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本文介绍如何使用VHDL设计基于FPGA的数字频率计。通过计数输入信号周期,该设计能测量信号频率。文章包含VHDL代码示例、设计解析及验证方法。

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在本文中,我们将详细介绍如何使用VHDL(硬件描述语言)设计一个基于FPGA的数字频率计。数字频率计是一种用于测量信号频率的设备,通过对输入信号进行计数来确定频率。我们将使用VHDL语言编写设计,并提供相应的源代码供参考。

设计概述:
我们的数字频率计设计将使用FPGA作为硬件平台,并通过计数输入信号周期来测量频率。设计的基本原理是使用一个计数器来计算输入信号的周期,并通过一个定时器来生成一个固定的时间窗口。通过在时间窗口内计数输入信号的周期数,我们可以计算出信号的频率。

VHDL代码:
下面是我们的VHDL代码示例:

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;

entity FrequencyCounter is
    generic (
        CLK_FREQUENCY : integer := 50_000_000; -- FPGA时钟频率,单位为Hz
        SAMPLE_WINDOW : integer := 1_000_000     -- 时间窗口大小,单位为时钟周期数
    );
    port (
        clk     : in  std_logic;                -- FPGA时钟输入
        reset   : in  std_logic;                -- 复位信号输入
        signal_in : in  std_logic;               -- 待测量的信号输入
        frequency_out : o
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