中南大学实验一-正弦信号发生器

实验一正弦信号发生器PAGE7中南大学DSP（实验一）实验报告实验题目：DDS系统学生姓名：邱培学生学号：1404120610班级：电信1204指导老师：盛利元2015.1.7实验一正弦信号发生器一、实验仪器：PC机一台，JQ-SOPC-2C35实验箱一台及辅助软件（DSPBuilder、Matlab/Simulink、QuartusII、Modelsim）。二、实验目的：1、初步了解JQ-NIOS-2C35实验箱的基本结构；2、 学习和熟悉基于DSPBuilder开发数字信号处理实验的流程。三、实验原理：正弦波是一种基本信号，任何复杂信号都可由许多频率、幅度各不相同的正弦波复合而成。已知正弦波存在如下的关系： 由以上公式可知，正弦波存在周期性，本实验就是根据正弦波的这一特性进行正弦波发生。在AlteraDSPBuilder库中，有一名为IncrementDecrement的模块，根据参数设置的不同，IncrementDecrement会不断从0计数到设定值，然后清0，接着又从0开始计数。图3-1显示的是IncrementDecrement的参数设置界面，以图中参数为例，numberofbits设置为6，即从0开始计数到2^6，然后清0，接着又从0开始计数。在LUT(LookUpTable)查找表模块中事先存入一个周期的正弦波的抽样值，利用IncrementDecrement模块不断计数，根据计数值找到查找表的地址取出里面的值进行输出，因为IncrementDecrement模块的输出具有周期性，则从LUT的输出也具有了周期性，这样，就产生了正弦波。四、实验步骤：（1）打开MATLAB。（2）从MATLAB界面打开点simulink，从跳出的SimulinkLibraryBrowser界面新建一个model文件。图1-1正弦发生器模型（model文件）（3）在AlteraDSPBuilder中的Arithmetic库，找到IncrementDecrement模块加入到新建的model中；双击该模块并设置参数，BusType：SignedInteger、numberofbits：6，确认退出。（4）在AlteraDSPBuilder中的Storage库，找到LUT模块加入到新建的model中；双击该模块并设置参数，DataType：SignedInteger、AddressWidth：6、numberofbits：8、MATLABArray：127*sin([0:2*pi/(2^6):2*pi])，确认退出。（5）在AlteraDSPBuilder中的Storage库，找到Delay模块加入到新建的model中。（6）在AlteraDSPBuilder中的Arithmetic库，找到Product模块加入到新建的model中，双击该模块并设置参数，Optionalportsandsettings中的UseLPM选项前打勾，确认退出。（7）在AlteraDSPBuilder中的IO&Bus库，找到Input和Output模块加入到新建的model中。双击Input模块并设置参数，BusType：SingleBit，确认退出。双击Output模块并设置参数，BusType：SignedIntege、numberofbits：8，确认退出。（8）在Simulink中的Sinks库，找到Scope模块加入到新建的model中。双击Scope模块并设置参数，点击菜单栏中的，将numberofaxes设为2，确认退出。（9）在Simulink中的Source库，找到Step模块加入到新建的model中。双击Step模块并设置参数，Steptime：50、Initialvalue：50、Finaltime：1、Sampletime：1，确认退出。（10）在AlteraDSPBuilder中的AltLab库，找到SignalCompiler和TestBenchOn模块加入到新建的model中。执行File->Save保存文件，将其命名为sinwave.mdl。（11）执行Simulation->ConfigurationParameters，将solver设为discrete，Type设为Fixed-step，StopTime设为500。（12）点击菜单栏中的，启动simulation，simulation结束后，双击Scope模块，打开波形观察界面，在波形上点击鼠标右键，选择Autoscale，即可观察simulation后的正弦波形。（13）点击TestBenchOn模块，打开模块参数界面，在Advanced选项卡中，点选LauchGUI，并依次点击GenerateHDL，RunSimulink和RunModelsim，启动RTL级仿真。（14）随后显示的界面即为ModelsimRTL级仿真的波形图。选中tb_sinwave/dut/output信号，点击鼠标右键，选中Propertyties选项，选择Format为analog，将Height设为100，Scale设为0.4，点击【OK】确认。在信号上点击鼠标右键，选择ZoomFull，即可看到RTL级仿真波形。（15）点击SignalCompiler模块，打开参数设置页面，器件系列选择cyloneII，点击compile，结束后，关闭该页面。（16）关闭MATLAB。在位置“D:\ProgramFiles\MATLAB71\work\sinwave_dspbuilder”（MATLAB安装目录下的work\sinwave_dspbuilder）打开文件sinwave.qpf。（17）工具栏中点击Assignments，选中Device，在器件family中选择CycloneⅡ，选择下拉菜单中的EP2C35F672C6.，点击finish。（18）执行AssignmetsAssignmentEditor，将Category设为Pin，并按照下图对Pin进行设置并保存图1-2管脚设置（19）执行ToolsSignalTapⅡLogicAnalyzer，选中Data，在Data窗口中的空白处双击，在弹出的对话框中将Fiter设为Pins:all®isters:postfittings，点击List，将Output添加至右边的窗口中，点击【OK】确认。（20）在右边的对话框中将Clock设为Clock信号，Sampledepth设为1K，点选Triggerin，Source设为Clock信号，Pattern设为Risingedge。保存，若弹出对话框询问是否将文件添加至工程，选择Yes。点击菜单栏中的（紫色三角形），重新对工程进行编译。（21）打开实验箱，接入电源，用USBBlaster线将电脑和实验箱连接起来，选择菜单栏中的图标。（22）点击HardwareSetup，选择USB-0，点击【Close】确认。选中sinwave.sof文件，点击Start，将文件下载到实验板上。（23）执行ToolsSignalTapⅡLogicAnalyzer，选择Hardware右边的Setup，将其设为USB-Blaster[USB-0]。（24）将实验箱上的开关SW[3]和SW[4]拨至高电平，点击工具栏的（红色图标）图标，启动数据采集，一段时间（约10s）后点击图标停止数据采集，点击SignalTap中的data窗口，右键点击Output，选择BusDisplayFormatSignedLineChart，即可看到硬件实现的波形。如图6所示：五、实验结果：（1）Simulink仿真波形：（2）RTL级仿真波形（3）硬件实现波形六、讨论分析：（1）实验中遇到的问题和解决方法。答：实验中遇到的问题是在进行硬件实现波形时，将软件烧好以后不能进行数据采集，我们认为是可能前面的设置有问题，所以将前面的过程又重新做了一遍，但是还是不行，后来请教了学长以后发现date里面没有选择好output。后来设置好以后就可以采集了，图形与预期的一样。（2）总结DSPBuilder