基于FPGA的波形发生器设计 本科生毕业设计

扬州大学本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计毕业设计题目基于FPGA的波形发生器设计学生姓名王欢所在学院能源与动力工程学院专业及班级电气工程及其自动化指导教师于海东完成日期2013年5月27日扬州大学本科生毕业设计（论文）摘要作为信号源的波形发生器在测量中的应用是很广泛的，常用的信号有正弦波、矩形波、锯齿波、三角波等，要得到频率稳定的信号有很多种方法，运用EDA技术，一般采用软硬件相结合的方法来实现。FPGA，即现场可编程门阵列，是一种可以由用户自己定义配置的高密度专业集用电路。FPGA具备阵列行PLD的优点，结构又类似掩膜可编程门阵列，因而具有更高的集成度和更强大的逻辑实现能力，使设计变得更加灵活并且更加容易实现。使用FPGA的开发数字电路，大大地缩短了设计需要的时间，与此同时也可以减小印制电路板的面积，使得系统的可靠性和灵活性得到提高。首先本文系统地介绍了波形发生器的研究背景，接着着重地叙述了利用FPGA和MAX+PLUS完成波形发生器的设计过程。本设计是基于FPGA设计的一款波形发生器，并利用MAX+PLUS仿真软件对设计方案进行仿真，验证方案的可行性与正确性。详细介绍了硬件电路各部分的原理，软件代码分析及MAX+PLUS仿真软件的使用方法，通过选择信号选定正弦波、矩形波、锯齿波、三角波等常规波形的输出。在各个模块的介绍中都给出了详尽的流程图。关键词：波形发生器，FPGA,MAX+PLUS,EDA扬州大学本科生毕业设计（论文）AbstractAssignalsourcegeneratorisveryusefulapplicationinthemeasurement,thecommonlyusedsignalhasasinewave,squarewave,sawtoothwave,trianglewave,etc.,therearemanywaystoobtainfrequencystabilityofsignal,usingEDAtechnology,generallybythemethodofcombiningthesoftwareandhardwaretoimplement.FPGA,namelythefieldprogrammablegatearray(FPGA),isakindofcanbedefinedbytheuser'sownprofessionalsetsbyusingcircuitconfiguration.FPGAhastheadvantagesoflinearrayPLDstructureandsimilarmaskprogrammablegatearray(FPGA),andthushasahigherlevelofintegrationandmorepowerfullogicimplementationability,makethedesignbecomemoreflexibleandmoreeasytoimplement.UsingFPGAdevelopmentdigitalcircuit,thetimeisgreatlyshortenedthedesignneed,atthesametimealsocanreducetheareaoftheprintedcircuitboard.Firstofall,thispapersystematicallyintroducestheresearchbackgroundofwaveformgenerator,thenemphaticallydescribestheuseofFPGAandMAX+PLUSⅡcompletewaveformgeneratordesignprocess.ThisdesignisasignalgeneratorbasedonFPGAdesign,andUSEStheMAX+PLUSⅡsimulationsoftwaresimulationfordesignvalidationplanthefeasibilityandcorrectness.Detailedintroducestheprinciple,hardwarecircuitofeachpartcodeanalysissoftwareandtheuseofsimulationsoftwareMAX+PLUSⅡmethod,selectedbyselectingsignalsinewave,squarewave,sawtoothwave,trianglewave,etc.Conventionalwaveformoftheoutput.Intheintroductionofthevariousmodulesofthedetailedflowchartisgiven.Keywords:waveformgenerator,theFPGA,theMAX+PLUSⅡ,EDA扬州大学本科生毕业设计（论文）1目录目录  ................................................................................................................................................  1  1  绪论  ...........................................................................................................................................  2  1.1背景及意义  ......................................................................................................................................  2  1.1.1引言  .............................................................................................................................................  2  1.1.2国内外发展现状  ......................................................................................................................  3  1.2  现场可编程门阵列（FPGA）概述  ...........................................................................................  4  1.2.1  FPGA简介  .................................................................................................................................  4  1.2.2  FPGA的优缺点  ........................................................................................................................  5  1.3  VHDL语言概述  ...............................................................................................................................  7  1.3.1  VHDL语言简介  ........................................................................................................................  7  1.3.2  VHDL语言的优缺点  ..............................................................................................................  8  1.4  MAX+PLUSⅡ概述  ............................................................................................................................  9  1.4.1  Max+plusⅡ简介  ......................................................................................................................  9  1.4.2  Max+plusⅡ设计流程及注意事项  ....................................................................................  10  2  波形发生器理论分析  ...........................................................................................................  12  2.1设计方案选择  ...............................................................................................................................  12  2.2  信号产生原理分析  ......................................................................................................................  13  2.3  设计要求  ........................................................................................................................................  14  3  波形发生器的硬件电路分析  ..............................................................................................  15  3.1硬件电路组成  ...............................................................................................................................  15  3.2  单元电路设计  ...............................................................................................................