数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)

前言

在数字信号处理时我们经常会用到数字变频,包数字下变频(DDC)和数字上变频(DUC),这其中会用到Xilinx公司的DDS IP核或者Altera公司的NCO IP核来产生本振频率,以现数字域信号频谱搬移。本文我们通过例化Xilinx公司的DDS IP核来产生混频器本振输入频率,并给出Modelsim仿真测试结果。

1、Xilinx DDS IP简介

Xilinx公司的DDS IP核使用AXI4接口实现高性能、优化的相位产生和正弦波电路。

数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第1张图片
图1、DDS IP核架构
在图1中我们看到DDS IP核主要包括5部分组成,其中DDS核心为相位累加器(标记1所示)和LUT查找表(标记2所示)。相位累加器实现查找表地址的产生,LUT查找表用来存储输出波形。图1标记3部分为抖动产生器和泰勒级数矫正产生模块,主要用来改善SFDR,两者改善的效果、使用的逻辑资源存在差异。标记4部分则为AXI4接口,实现相位累加字配置,多通道配置,相位累加器输出和波形数据输出。标记5部分则在多通道DDS输出时使用。 DDS IP核可以配置为三种模式:相位产生器、SIN/COS LUT或者相位累加器和SIN/COS LUT(即DDS)。

2、DDS IP核工程例程及仿真测试

本例程例化两个IP,一个实现单通道DDS输出,一个实现4通道DDS输出,用于对比测试单通道和多通道DDS IP差异以及了解如何进行参数配置。参数配置表如下所示。
|IP核模式 | 系统时钟 | SFDR | 频率分辨率 | 输出频率 | 相位累加器 |
| 单通道 | 100MHz | 110dB | 0.4Hz | 1MHz | Fixed |
| 四通道 | 100MHz | 110dB | 0.4Hz | 1MHz | Programable |

2.1 单通道DDS IP核参数配置

数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第2张图片
图2
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第3张图片
图3
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第4张图片
图4
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第5张图片
图5
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第6张图片
图6

2.2 四通道DDS IP核参数配置

数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第7张图片
图7
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第8张图片
图8
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第9张图片
图9
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第10张图片
图10
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第11张图片
图11

2.3 Vivado 工程建立及FPGA代码编写

DDS测试FPGA工程结构及部分代码如图11、12所示。

数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第12张图片
图12、DDS工程结构
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第13张图片
图13

2.4 Vivado仿真测试文件编写

仿真文件代码编写

数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第14张图片
图14、仿真测试文件代码

2.5 Modelsim仿真测试

利用Modelsim软件联合Vivado软件仿真,测试结果如图所示。

数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第15张图片
图15、 单通DDS输出
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第16张图片
图16、多通道DDS配置字时序
数字信号处理(一):Xilinx Vivado DDS IP核设计实例(文末附源码)_第17张图片
图17、四通道DDS波形输出

3、总结

Xilinx DDS核经常在数字变频及软件无线电调制解调中应用,我们可以利用IP核来实现,也完全可以自己编写HDL语言来实现复杂波形的产生。对于DDS的实现原理,网络有非常丰富的资料可以查找学习,本文不再详细阐述。

关注公众号‘FPGA技术实战’,回复DDS01,可获取DDS源码,仅供学习交流,不可用于商业用途!

你可能感兴趣的:(FPGA数字信号处理)