DDS是從相位的概念直接合成所需波形的一種頻率合成技術。不僅可以產生不同頻率的正弦波，而且可以控制波形的初始相位。本文為大家介紹基于Verilog實現的DDS任意波形發生器。

總體方案實現及系統框圖

在該DDS電路組成上，包括基準時鐘、頻率累加器、相位累加器、幅度／相位轉換電路。頻率累加器對輸入信號進行累加運算，產生頻率控制數據，相位累加器對代表頻率的M位二進制碼進行累加運算，產生后面波形存儲器所需的查表地址，幅度／相位轉換電路實際上就是一個波形存儲器，供查表使用，讀出數據送人D／A轉換器和低通濾波器。

系統設計原理框圖如下：

系統設計原理框圖

系統組成模塊簡介

1、頂層模塊

頂層模塊是系統程序的主模塊，它負責將fom查找表、相位累加等模塊組裝在一起，通過調用的關系使它們組合成為一個有機的整體。在頂層模塊中，定義了參考時鐘的輸入，復位端口，波形輸出、頻率控制字等。

2、相位累加器模塊

相位累加器是決定系統性能的關鍵部分，主要是利用頻率控制字和相位控制字來累加出尋址地址。相位累加器在基準頻率信號clk的控制下以頻率控制字data為步長進行累加運算，產生需要的頻率控制數據，在時鐘的控制下把累加的結果作為波形存儲器ROM的地址，實現對波形存儲器ROM的尋址。由于相位累加模塊通過C語言實現比較容易，故我們沒有單獨成立一個模塊，而是將它集成到了頂層模塊的一個always語句塊中：

case（choose_wave） 2‘b00:begin

sin_ena <= 1’b1;

cos_ena <= 1‘b0;

sawtooth_ena <= 1’b0;

triangle_ena <= 1‘b0;

if（ADD_B > 256） ADD_B <= 0; //關鍵代碼，實現相位累加的功能

else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;

end

2’b01:begin

cos_ena <= 1‘b1;

sin_ena <= 1’b0;

sawtooth_ena <= 1‘b0;

triangle_ena <= 1’b0;

if（ADD_B > 256） ADD_B <= 0; //關鍵代碼，實現相位累加的功能

else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;

end

2‘b10:begin

sin_ena <= 1’b0;

cos_ena <= 1‘b0;

sawtooth_ena <= 1’b1;

triangle_ena <= 1‘b0;

if（ADD_B > 256） ADD_B <= 0; //關鍵代碼，實現相位累加的功能

else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;

end

2’b11:begin

sin_ena <= 1‘b0;

cos_ena <= 1’b0;

sawtooth_ena <= 1‘b0;

triangle_ena <= 1’b1;

if（ADD_B > 256） ADD_B <= 0; //關鍵代碼，實現相位累加的功能

else ADD_B <= ADD_A + ADD_B;

end

default:begin

ADD_B <= 9‘b0;

sin_ena <= 1’b0;

cos_ena <= 1‘b0;

sawtooth_ena <= 1’b0;

triangle_ena <= 1‘b0;

end

endcase

在程序中還出現了一個變量（wave_choose）這是一個用來選擇所要輸出波形的一個變量，通過它可以控制輸出的波形種類（正弦波，余弦波，三角波，鋸齒波）。但是由于在設計的時候沒有考慮到存在負值的影響，導致最后綜合的結果不正確，經過詢問老師知道修改方法是將rom查找表中所有采樣點的電壓負值全部抬高，消除負值，但是由于時間的原因沒有來得及修改，也不知道方案修改的結果。

3、查找表

本模塊實現的是一個rom存貯器，用于存儲采樣的波形數據，并提供地址查找的功能。具體實現的過程：

1） 首先使用數學工具計算得到波形采樣點，生成mif文件

2） 導入數據采樣點，給每一個采樣點分配地址，并提供外部尋址的接口，此過程可以通過Quartas Ⅱ來輔助完成

由于我們組的設計時在modelsim下進行的，modelsim面向的是仿真，它不會產生所謂的“rom”這種實際的電路，所以我們沒有采用這樣的方法，而是簡單的使用case語句來實現。雖然這樣也能得到預期的效果，但是它卻沒有真正的生成一個“rom”，根據我組的綜合結果來看，使用case語句生成的是一個與輸入相關的復雜的邏輯網絡，而不是rom那樣有一定規則的電路結構。一下是我們使用C語言產生采樣點的程序：

void main（）{ int i，j = 0;;

FILE *fp;

fp=fopen（“data.txt”，“w”）;

for（i=0;i<=256;i++）{

//j=255*sin（2*3.14159/256*i）+0.5;//四舍五入

fprintf（fp，“i=%d，\tj=%d\n”，i，j）; }

fclose（fp）; }