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基于FPGA的复杂函数发生器研究的中期报告一、研究背景与意义随着科技的不断进步和电子技术领域的不断发展，各种电子设备的普及和应用，使得对于电子器件的精度、稳定性等方面要求越来越高。而对于科学研究、医疗诊断、电子测试等领域则更是对精度要求极高，为了满足这些需求，复杂函数发生器逐渐成为了必不可少的基础测量仪器之一。传统的复杂函数发生器主要是通过数字信号处理器（DSP）或数字信号处理器（DSP）与随后的直接数字合成器（DDS）进行信号处理和合成的，但是这种方法的局限性较大，主要表现在：一是实时性较差，需要缓存一定量的采样数据后进行处理和输出，而且处理速度依赖于DSP或FPGA的处理能力，处理速度较慢；二是输出精度相对较低，DDS合成中采用的相位累积方法由于计算精度的受限，导致输出信号精度不高。基于这些困难，本研究采用了FPGA作为信号处理和合成的载体，运用硬件加速的方式来提高实时性和准确度，通过采用IIR滤波器和可编程时钟模块，在FPGA芯片上实现复杂函数发生器的相位与频率控制，实现高精度和高灵活性的信号合成。二、研究内容1.FPGA硬件设计本设计主要由FPGA、时钟模块、RAM存储器和LCD显示屏等模块组成。其中FPGA主要负责实现信号处理和复杂函数合成，时钟模块用于控制输出信号的频率和相位，RAM存储器用于存储各种参数和信号，LCD显示屏用于显示相关信息。2.复杂函数的计算与合成本设计采用基于CORDIC算法的极坐标形式计算复杂函数，通过时钟模块对采样率进行控制，实现任意波形的输出。复杂函数计算和合成的具体实现方案为：(1)以欧拉公式为基础，采用CORDIC算法将复杂数字转化为极坐标形式，其中模长和相位分别由CORDIC算法进行计算，然后将计算结果转换成实数和虚数的形式，得到正交标准信号。(2)通过IIR数字滤波器对正交标准信号进行滤波，实现频域的调节和信号整形，滤波后得到原始信号。(3)通过使用FPGA内部DDS模块和计数器模块对原始信号进行准确的合成。3.系统软件设计本设计采用VHDL语言编程，主要实现FPGA的各种模块控制以及与外界的数据交互。通过LCD显示屏和按键，实现系统参数的设置和显示，提高系统的可操作性。三、研究进展本研究目前实现了复杂函数发生器硬件平台的搭建，采用FPGA和各个模块的逻辑设计，完成了模块之间的通信和数据传输，并使用ModelSim进行了仿真和验证；同时还实现了复杂函数计算的算法，采用CORDIC算法将复杂数字转化为极坐标形式，IIR数字滤波器实现滤波和信号整形，DDS模块和计数器模块实现准确的复杂信号合成。最后，实现了与系统软件的数据交互，并使用LCD显示屏和按键实现了系统参数的设置和显示。四、研究展望本研究将继续深入研究与优化，主要包括：1.优化复杂函数计算和合成的效率和精度，并加入其它的滤波算法以提高系统的性能表现。2.针对复杂函数发生器的应用场景设计专门的外部接口，如通过USB、RS232和以太网等接口，实现与其它设备的连接和数

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