4、数字信号处理与FPGA：原理、实践与练习

数字信号处理与FPGA：原理、实践与练习

1. 数字电路仿真与设计基础

在数字电路设计中，仿真和测试是确保设计正确性和性能的关键步骤。通过对相关电路进行编译和仿真，可以深入了解其输出特性和性能指标。

1.1 NCO IP设计测试

对NCO IP设计进行编译，并进行了长达22,000 ns的仿真。通过放大前几个时钟周期，可以观察到输出有效延迟约为6个时钟周期，以及输出信号的正弦周期。使用与函数发生器相同的相位增量值M = 214,748,365，输出信号的周期为20个时钟周期。

然而，IP块存在一个小问题，其输出为有符号值，而D/A转换器期望的是无符号（更准确地说是二进制偏移）数。对于软核，可以修改设计的HDL代码，但对于参数化核心则无法这样做。不过，可以通过在输出端连接一个常数为512的加法器，将其转换为偏移二进制表示来解决这个问题。参数化核心通常能将设计时间减少90%以上，但有时为了满足项目的精确要求，仍需要进行一些额外的设计工作。

1.2 相关练习

以下是一系列与数字电路设计和仿真相关的练习，涵盖了从基本逻辑门实现到复杂电路设计和性能评估的多个方面。

1.2.1 逻辑门实现练习

• 使用二输入与非门实现全加器 ：
  • (s = a ⊕b ⊕cin)（⊕表示异或）
  • (cout = a × b + cin × (a + b))（+表示或，×表示与）
  • 通过与非门实现非、与和或操作，证明二输入与非门是通用的。