基于FPGA的直接數字頻率合成技術設計

２　ＤＤＳ在ＦＰＧＡ中的實現

考慮到本系統的規模以及以后的擴展需要，該系統中的ＤＤＳ電路采用ＶＨＤＬ硬件描述語言來實現，因為ＶＨＤＬ語言設計的電路模塊可以方便地移植到不同的ＦＰＧＡ芯片中。由于硬件原因，本系統的最高頻率為１００ｋＨｚ，因此，采用常規設計即可滿足要求，但若要應用于高速系統，還要采用一些提高系統運行速度的措施，如采用流水線技術，即在設計中把延時較大的組合邏輯塊切割成兩塊大致相等的組合邏輯塊，并在這兩個邏輯塊中插入觸發器，也可通過多個觸發器時鐘來提高系統速度，還可以采用ＡＬＴＲＥＡ 公司的ＦＰＧＡ器件所特有的進位鏈來設計高速電路。

圖２所示為一個具有頻率、相位與幅度調制的ＤＤＳ系統的ＦＰＧＡ組成框圖。它的頻率調制可以在調諧寄存器與相位累加器之間插入一加法器來實現，頻率調制與相位調制有相同的分辨率，因此，頻率可以覆蓋整個調諧頻段。相位調制器可通過在相位累加器后插入一個加法器來實現。幅度調制則是在正弦查找表后插入一個乘法器來實現。該系統具有高精度、高穩定性等特點。

２．１ ＲＯＭ查找表的設計

ＲＯＭ查找表在整個設計中是一個比較重要的部分。為了保證波形的平滑，設計時可將一個周期分為１０２４個點。但是，點數太多時，用文本方式輸入可能有很多困難。因此，應當用Ｃ語言描述正弦方程式，最后再將其轉化為所需的ｍｉｆ文件。以下是其Ｃ語言的源程序：

ｍａｉｎ()

{ｉｎｔ ｉ;ｆｌｏａｔ ｓ;

ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜１０２４;ｉ＋＋)

{ ｓ ＝ ｓｉｎ(ａｔａｎ(１)＊８＊ｉ／１０２４);

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２．２ ＤＤＳ主模塊設計

ＤＤＳ主模塊部分可根據上述原理，采用ＶＨＤＬ來描述，以下是部分源程序：

ＢＥＧＩＮ

ＰＲＯＣＥＳＳ (ｃｌｋ)

ＢＥＧＩＮ

ＩＦ(ｃｌｋ＇ｅｖｅｎｔ ＡＮＤ ｃｌｋ＝＇１＇) ＴＨＥＮ

＼＼時鐘上升沿觸發

ｆｒｅｑｗ＜＝ｆｒｅｑｉｎ;

ａｃｃ＜＝ａｃｃ＋ｆｒｅｑｗ; ＼＼開始累加

ＥＮＤ ＩＦ;

ＥＮＤ ＰＲＯＣＥＳＳ;

ｒｏｍａｄｄｒ＜＝ａｃｃ(ａｄｄｅｒ ｗｉｄｔｈ－１ ｄｏｗｎｔｏ ａｄｄｅｒ ｗｉｄｔｈ－１０); ＼＼累加結果的高１１位作為

查找表的地址位

ｉ_ｒｏｍ:ｌｐｍ_ｒｏｍ ＼＼調用ＲＯＭ查找表

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