基于FPGA的DDS在安路TD和EG4A20BG256上的实现（二）

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前言

TangDynasty(TD)软件是安路科技自主开发的FPGA集成开发环境，支持工业界标准的设计输入，包含完整的电路优化流程以及丰富的分析与调试工具，并提供良好的第三方设计验证工具接口，为所有基于安路科技FPGA产品的应用设计提供有力支持。

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本文介绍在安路TD软件上实现基于FPGA的DDS信号发生器。
本设计使用大科电子工作室的FA301开发板，核心芯片为安路科技EG4A20BG256

一、初始配置

（软件下载安装见主页）

1、打开TD软件，建立新工程

2、选择使用器件，设置工程的存放位置和名字
这里我们使用的是安路开发的EG4系列芯片EG4A20BG256。

3、新建工程完成

4、新建IP核



选择Primitive IP——Memory——ROM

给IP器件配置参数，导入.mif文件，.mif文件的生成方法见下文（见第五步）


这里选择.v文件，点击Yes，IP核就建立好了

根据上述步骤添加分别正弦波、方波、三角波、锯齿波的IP核，添加完成后如下图

5、生成.mif文件
这里推荐使用mif生成器Mif_Maker2010
下载地址与使用说明

下载完成后打开Mif_Maker2010

设置全局参数

设置无符号10进制数据，数据位宽12位，长度4096

以生成正弦波的.mif文件为例

保存.mif文件（这里不要选用另存为，会无法保存数据）

选择保存显示的就是另存为，放在刚才建立的工程文件下al_ip文件里

按照以上步骤分别生成正弦波、方波、三角波、锯齿波.mif文件，生成完成后如下图

6、新建.v文件，编写程序


设置程序文件为顶层文件

程序DDS.v代码如下

module DDS(
  input clk,
  input rst_n,
  input [1:0] Mode_Sel,
  input [1:0] fword_sel, 
  output DA_clk,
  output reg [11:0] Data

);
  reg [31:0] r_fword;
  reg [11:0] r_pword;
  reg [31:0] cnt;
  wire [11:0] rom_addr;
  wire[11:0]  rom_addr1;
  wire[11:0]  rom_addr2;
  wire[11:0]  rom_addr3;
  wire[11:0]  rom_addr4;
  

  always@(posedge clk or negedge rst_n)
  begin
    if(!rst_n) begin
		  r_pword <= 0;
      end
    else begin
		  r_pword <= 2048;	 //这里时相位控制，单通道设计可以忽略
		end
  end

  
  always@(posedge clk or negedge rst_n)
     if(!rst_n)
	    cnt <= 32'd0;
	   else
	    cnt <= cnt +r_fword;
	    	 
	assign rom_addr = cnt[31:20] + r_pword;
	assign rom_addr1 = cnt[31:20] + r_pword;
	assign rom_addr2 = cnt[31:20] + r_pword;
    assign rom_addr3 = cnt[31:20] + r_pword;
    assign rom_addr4 = cnt[31:20] + r_pword;   
    assign DA_clk=clk;
    
//例化不同的波形IP核
wire [11:0]Data_sin,Data_sin1,Data_square,Data_triangular,Data_sawtooth_wave;
	
sine_wave sine_DDS(
  .clka(clk),    // input wire clka
  .addra(rom_addr),  // input wire [11 : 0] addra
  .doa(Data_sin) // output wire [11 : 0] douta
);//正弦

triangular_wave triangular_DDS(
  .clka(clk),    // input wire clka
  .addra(rom_addr1),  // input wire [11 : 0] addra
  .doa(Data_triangular) // output wire [11 : 0] douta
);//三角
square_wave square_DDS(
  .clka(clk),    // input wire clka
  .addra(rom_addr2),  // input wire [11 : 0] addra
  .doa(Data_square) // output wire [11 : 0] douta
);//方波

sawtooth_wave sawtooth_wave_DDS(
  .clka(clk),    // input wire clka
  .addra(rom_addr3),  // input wire [11 : 0] addra
  .doa(Data_sawtooth_wave) // output wire [11 : 0] douta
);//锯齿


//频率的切换   
    always@(*)
        case(fword_sel)
            0:r_fword=8590;//100HZ     00
            1:r_fword=85899;//1000HZ   01
            2:r_fword=858993;//10KHZ   10 
            3:r_fword=8589935;//100KHZ 11
            
        endcase 
//波形的切换
   always@(*)
        case(Mode_Sel)
            0:Data=Data_sin;//正弦波00
            1:Data=Data_square;//方波01
            2:Data=Data_triangular;//三角波10
            3:Data=Data_sawtooth_wave;//锯齿波11
        endcase
         
  
endmodule

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代码中频率变换参考这篇博文 DDS频率变换 ，本设计时钟位为50MHz。
程序中例化IP核名字与之前新建IP核设置的要保持一致。
7、管脚配置
管脚配置有两种方法，一种是编写添加.adc约束文件，另一种是通过图形界面进行配置，这里用第一种方法。


管脚配置约束文件wave_produce.adc内程序如下

set_pin_assignment	{ Mode_Sel[0] }	{ LOCATION = M15; }
set_pin_assignment	{ Mode_Sel[1] }	{ LOCATION = N13; }
set_pin_assignment	{ clk }	{ LOCATION = E1; }
set_pin_assignment	{ fword_sel[0] }	{ LOCATION = E16; }
set_pin_assignment	{ fword_sel[1] }	{ LOCATION = M16; }
set_pin_assignment	{ rst_n }	{ LOCATION = virtualIO; }

set_pin_assignment	{ DA_clk }	{ LOCATION = M9; }
set_pin_assignment	{ Data[0] }	{ LOCATION = B7; }
set_pin_assignment	{ Data[10] }	{ LOCATION = L9; }
set_pin_assignment	{ Data[11] }	{ LOCATION = L10; }
set_pin_assignment	{ Data[1] }	{ LOCATION = A6; }
set_pin_assignment	{ Data[2] }	{ LOCATION = B6; }
set_pin_assignment	{ Data[3] }	{ LOCATION = A5; }
set_pin_assignment	{ Data[4] }	{ LOCATION = N2; }
set_pin_assignment	{ Data[5] }	{ LOCATION = P6; }
set_pin_assignment	{ Data[6] }	{ LOCATION = M8; }
set_pin_assignment	{ Data[7] }	{ LOCATION = N8; }
set_pin_assignment	{ Data[8] }	{ LOCATION = P8; }
set_pin_assignment	{ Data[9] }	{ LOCATION = K9; }
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第二种方法 通过图形界面进行配置方法如下：

只需要需要改界面中的Location即可

二、运行和烧录上板实现

（与modelsim的联合仿真见主页）

1、运行程序

运行完成

2、连接硬件

开发板FA301

DAC和转接线


开发板扩展口原理图如下，可对照管脚配置进行连线
因为使用DAC是8位，我们程序数据设置为12位，所以舍弃低四位，即D0—D3不必连线。

连接图如下

3、烧录程序

下载程序模式可以选择JTAG和Program Flash，JTAG模式断电不保存程序，Program Flash模式断电后仍保存程序

添加bit流程序



烧录成功

4、示波器看结果

设计实现通过按键切换锯齿波、方波、三角波、正弦波四种100kHz的波形，按键控制波形频率的变换，下面展示部分波形图




频率变换
1KHz

10KHz

100Hz

至此，本设计全部结束。如有问题，欢迎提出。