电子设计自动化实验 实验四 波形发生器

EDA

一.实验名称：设计性实验四、IP核（LMP模块）的EDA软件设计应用

二.实验目的：

1、 掌握 LPM 模块的 VHDL 元件定制、调用和使用方法；

2、 熟悉含 LPM 模块的硬件描述语言代码的设计、编译和硬件实验流程；

3、 学会用 VHDL 和 LPM_ROM 设计波形发生器；掌握 FPGA 对 D/A 的接口和控制技术；

三.实验内容：

1、 画出波形发生器的系统结构图，分别说明各模块的作用和设计要求；**

2、 定制数据线宽度为 8、地址线宽度为 6 的 ROM 元件，及其初始化数据文件；**

3、 根据例 4-4，完成正弦信号发生器顶层模块的设计，包括仿真、资源情况；**

4、 在实验系统上实测，包括 SignalTap II、ROM 在系统读写及示波器测试；**

四.实验原理：

1.LPM是Library of Parameterized Modules的缩写，即参数可设置模块库。设计者可以根据实际电路的设计需要，选择LMP库中的适当模块，并为其设定适当的参数，满足自己的设计需要，从而在自己的项目中十分方便地调用优秀电子工程技术人员的硬件设计成果。

在本实验中，需要用到两个LPM模块，现在简单说一下其设计原理

2.计数器LPM_COUNTER模块

在这个实验里，计数器模块用于产生地址，并采用6位地址输出。所以计数器相当于一个普通的6位二进制计数器，只不过调用LPM模块可以省去用VHDL语言编写的过程。

3.数据存储器LPM_ROM模块

该模块用于存储正弦波信号.mif文件。使用的数据线宽度为8，地址线宽度为6的ROM文件。所以，存储的正弦波.mif文件的数据长度为64，数据位宽为8位。

原理图如下：



随着时钟信号，计数器输出一个6位的地址给数据存储器，同时数据存储器从该地址读出所存储的8位正弦信号数据并输出。结果可用波形仿真，SignalTap II观察，并可经数模转换器后用示波器观察。

五.实验数据：

波形仿真



SingTap II观察



示波器观察



在采用SignalTap II和示波器观察时，系统的时钟输入为750KHz,意味着每秒钟有750K次的上升沿，即每秒钟有750K次的数据输出；而原正弦信号数据长度为64，即周期t为64个点。所以输出信号的频率为750K/64=11.71875K,即每秒输出正弦波的次数为11.71875K次。