基于FPGA的可调信号发生器

摘要：基于FPGA的应用技术，采用Altera公司DE2-70开发板的CycloneⅡ系列EP2C70作为核心器件，设计了一种基于FPGA的新型可调信号发生器。通过QuartusⅡ软件及Vetilog HDL编程语言设计LPM_ROM模块定制数据ROM，并通过地址指针读取ROM中不同区域的数据，根据读取数据间隔的不同，实现调整频率功能，该系统可产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形信号，并使用嵌入式逻辑分析仪对产生的不同波形信号进行实时测试，实验证明，该可调信号发生器系统软件模拟数据和理论定制波形相吻合。
关键词：信号发生器；EP2C70；Vetjlog HDL；FPGA

传统信号发生器大多由模拟电路构成，存在连线复杂、调试烦琐且可靠性较差等缺点。以Verilog HDL编程语言和FPGA器件为核心的可调信号发生器的设计实现，提高了系统可靠性，实现了系统信号实时快速测量，也为其广泛应用于实际领域创造了条件。

1 系统总体设计
可调信号发生器系统由顶层模块、EP2C70器件、控制开关和输入输出模块等部分组成，如图l所示。在FPGA中实现的顶层文件包含地址指针和数据ROM2部分。其中，数据ROM由QuartusⅡ软件中的LPM_ROM模块构成，能达到最优设计，LPM_ROM由FPGA中的EAB或ESB实现。数据ROM中存储正弦波、方波、三角波和锯齿波4种信号各1个周期的波形数据(在此选择1个周期128个数据样点)，地址指针读取ROM中不同区域的数据，可产生不同的波形，并通过使用嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ进行实时测试。根据读取数据间隔的不同，即可实现调整频率的功能。

2 系统功能模块设计
可调信号发生器系统的功能模块主要由顶层文件(Verilog HDL源程序)和波形数据ROM两部分组成。波形数据ROM设计主要包括设计波形数据ROM初始化数据文件和定制ROM元件(datarom．v)。
2．1 顶层文件设计
本系统采用Ahera公司的CycloneⅡ系列EP2C70器件作为核心，通过QuartusⅡ软件编写Verilog HDL源程序，实现一个可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形信号，并且能够实现信号转换及频率可调功能的信号发生器。其中control控制产生波形的种类，00、0l、10、11分别产生正弦波、方波、三角波和锯齿波；i控制读取数据间隔，调整频率。产生正弦波的源程序如下：