DDS信号发生器

Matlab与FPGA数字信号处理系列——DDS信号发生器——Quartus ii 原理图法利用 ROM 存储波形实现DDS
本文参考了以上文章

DDS原理

将一个完整的正弦信号，按一定的频率进行采样，量化，进行一个查找表存入ROM中。通过修改ROM中数据的访问步进和初始位置可以控制生成波形的频率和相位。

创建步骤

这里使用了Guagle_wave小工具进行正弦信号的产生，这个工具可以在我们没有Matlab的情况下，快速得生成采样点，但是有个缺陷，就是生成的采样点只能是2的幂次方。
Guagle_wave的使用方法，开头的链接里有说明，不再详述，以下是本次实例的创建步骤

1. 使用Guagle_wave生成一个采样深度为512的查找表
2. 在Vivado中创建BLOCK RAM IP核，将以上查找表以初始化文件的形式存入ROM中
   由于Guagle_wave生成的是mif文件，而vivado只能识别.coe文件，因此对Mif文件按照coe文件的格式，做一点修改，《pg058-blk-mem-gen.pdf》中简单介绍了一些coe格式。
3. ROM中存储一个完整的采样波形，采样点数为512，即采样时钟频率与被采样信号频率为512倍关系，与两者绝对频率无关
4. 对ROM中的数据依次寻址访问，即可以得到一个完整的波形，循环访问，即得到连续的波形
5. 修改寻址步进为2，则可以得到二倍频的波形

工程实现

IP核例化

因为不需要对ROM进行写操作，ROM中的数据是固件在里面的，因此我们只需要例化一个单端口的ROM，这里没有写数据和写使能，只有读数据和地址端口

代码设计

工程比较简单，只用了一层，dds_rom为实例化的8位位宽512深度ROM IP核
addra为rom的地址累加器，step为累加步进。
为了对比，使用了两种累加步进。

module dds_gen(
    input                   clk,
    input                   rst,
    
    input           [7:0]   addr_step,
    output  wire    [7:0]   samp_data1,
    output  wire    [7:0]   samp_data2
    );
    
    reg     [8:0]   addra1 = 0;
    reg     [8:0]   addra2 = 0;
    
    always @(posedge clk) begin
        addra1 <= addra1 + addr_step;    
        addra2 <= addra2 + (addr_step<<1);    
    end
    
    rom_8x512 dds_rom1 (
        .clka   (clk        ), 
        .addra  (addra1     ),
        .douta  (samp_data1 )     
    );

    rom_8x512 dds_rom2 (
        .clka   (clk        ), 
        .addra  (addra2     ),
        .douta  (samp_data2 )     
    );
    
endmodule

仿真

仿真文件

module dds_gen_tb;
    
    reg             clk;
    reg             rst;

    reg     [7:0]   addr_step;
    wire    [7:0]   samp_data1;
    wire    [7:0]   samp_data2;
    
    initial
    begin
        rst = 0;        
        addr_step = 1;    
    end
  
    initial
    begin
        clk = 0;
        forever
            #5 clk = ~clk;
    end

    dds_gen uut (
        .clk        (clk            ),
        .rst        (rst            ),
        .addr_step  (addr_step      ),
        .samp_data1 (samp_data1     ),
        .samp_data2 (samp_data2     )
    );

endmodule

仿真波形