六、DDS信号发生器

1.编写MATLB代码 生成ROM的数据

clc;                    
clear;                      
F1=1;                   %信号频率
Fs=2^12;                %采样频率
P1=0;                   %信号初始相位
N=2^12;                 %采样点数
t=[0:1/Fs:(N-1)/Fs];    %采样时刻
ADC=2^7 - 1;            %直流分量
A=2^7;                  %信号幅度
s1=A*sin(2*pi*F1*t + pi*P1/180) + ADC;          %正弦波信号
s2=A*square(2*pi*F1*t + pi*P1/180) + ADC;       %方波信号
s3=A*sawtooth(2*pi*F1*t + pi*P1/180,0.5) + ADC; %三角波信号
s4=A*sawtooth(2*pi*F1*t + pi*P1/180) + ADC;     %锯齿波信号
%创建mif文件
fild = fopen('rom_wave.mif','wt');
%写入mif文件头
fprintf(fild, '%s\n','WIDTH=8;');           %位宽
fprintf(fild, '%s\n\n','DEPTH=16384;');     %深度
fprintf(fild, '%s\n','ADDRESS_RADIX=UNS;'); %地址格式
fprintf(fild, '%s\n\n','DATA_RADIX=UNS;');  %数据格式
fprintf(fild, '%s\t','CONTENT');            %地址
fprintf(fild, '%s\n','BEGIN');              %开始
for j = 1:4
    for i = 1:N
        if j == 1       %打印正弦信号数据
            s0(i) = round(s1(i));    %对小数四舍五入以取整
            fprintf(fild, '\t%g\t',i-1);  %地址编码
        end
        if j == 2       %打印方波信号数据
            s0(i) = round(s2(i));    %对小数四舍五入以取整
            fprintf(fild, '\t%g\t',i-1+N);  %地址编码
        end
        if j == 3       %打印三角波信号数据
            s0(i) = round(s3(i));    %对小数四舍五入以取整
            fprintf(fild, '\t%g\t',i-1+(2*N));  %地址编码
        end
        if j == 4       %打印锯齿波信号数据
            s0(i) = round(s4(i));    %对小数四舍五入以取整
            fprintf(fild, '\t%g\t',i-1+(3*N));  %地址编码
        end
        if s0(i) <0             %负1强制置零
            s0(i) = 0
        end
        fprintf(fild, '%s\t',':');      %冒号
        fprintf(fild, '%d',s0(i));      %数据写入
        fprintf(fild, '%s\n',';');      %分号，换行
    end
end
fprintf(fild, '%s\n','END;');       %结束
fclose(fild);

2.添加IP核并例化

rom_wave    rom_wave_inst
(
    .address    (rom_addr   ),  //ROM读地址
    .clock      (sys_clk    ),  //读时钟
    .q          (dac_data   )   //读出波形数据

3.编写DDS_Multi代码

/******************************************************************************** 
名称 :DDS_Multi.v
功能:四种DDS 波形发生器
作者:王世阳
创建日期:2021.04.25
修改日期1：
修改内容1：
*********************************************************************************/
module  DDS_Multi
(
    input   wire            sys_clk     ,   
    input   wire            sys_rst_n   ,   
    input   wire    [3:0]   key         ,   
    output  wire            dac_clk     ,   
    output  wire    [7:0]   dac_data        
);
//DAC模块时钟
assign  dac_clk  = ~sys_clk;
parameter   sin_wave    =   4'b0001     ,   
            squ_wave    =   4'b0010     ,  
            tri_wave    =   4'b0100     ,   
            saw_wave    =   4'b1000     ;   
parameter   FREQ_CTRL   =   32'd42949   ,  //相位累加器单次累加值
            PHASE_CTRL  =   12'd1024    ;  //相位偏移量
reg     [31:0]  fre_add     ;  
reg     [11:0]  rom_addr_reg;   
reg     [13:0]  rom_addr    ;   
//fre_add:相位累加器
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
    if(sys_rst_n == 1'b0)
        fre_add <=  32'd0;
    else
        fre_add <=  fre_add + FREQ_CTRL;
//rom_addr:ROM读地址
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
    if(sys_rst_n == 1'b0)
        begin
            rom_addr        <=  14'd0;
            rom_addr_reg    <=  11'd0;
        end
    else
    case(key)
        sin_wave:
            begin
                rom_addr_reg    <=  fre_add[31:20] + PHASE_CTRL;
                rom_addr        <=  rom_addr_reg;
            end     //正弦波
        squ_wave:
            begin
                rom_addr_reg    <=  fre_add[31:20] + PHASE_CTRL;
                rom_addr        <=  rom_addr_reg + 14'd4096;
            end     //方波
        tri_wave:
            begin
                rom_addr_reg    <=  fre_add[31:20] + PHASE_CTRL;
                rom_addr        <=  rom_addr_reg + 14'd8192;
            end     //三角波
        saw_wave:
        begin
                rom_addr_reg    <=  fre_add[31:20] + PHASE_CTRL;
                rom_addr        <=  rom_addr_reg + 14'd12288;
            end     //锯齿波
        default:
            begin
                rom_addr_reg    <=  fre_add[31:20] + PHASE_CTRL;
                rom_addr        <=  rom_addr_reg;
            end     //正弦波
    endcase
rom_wave    rom_wave_inst
(
    .address    (rom_addr   ),  //ROM读地址
    .clock      (sys_clk    ),  //读时钟
    .q          (dac_data   )   //读出波形数据
);
endmodule

4.编写测试文件

`timescale  1ps/1ps
module  tb_DDS_Multi();
wire            dac_clk     ;
wire    [7:0]   dac_data    ;
reg             sys_clk     ;
reg             sys_rst_n   ;
reg     [3:0]   key         ;
initial
    begin
        sys_clk     =   1'b0;
        sys_rst_n   <=   1'b0;
        key <= 4'b0001; //选择正弦波
        #200;
        sys_rst_n   <=   1'b1;
    end
always #10 sys_clk = ~sys_clk;
DDS_Multi DDS_Multi_inst
(
    .sys_clk    (sys_clk    ),
    .sys_rst_n  (sys_rst_n  ),
    .key        (key        ),
    .dac_clk    (dac_clk    ),
    .dac_data   (dac_data   )
);
endmodule