基于SOPC的任意波形發(fā)生器設(shè)計(jì)
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如果波形可以數(shù)學(xué)描述，就可以采用公式波這種方法。在GUI界面中，設(shè)置了公式波的公式輸入文本編輯框，只需要在文本編輯框中輸入公式，根據(jù)它已有的條件就可以產(chǎn)生信號波形。在本設(shè)計(jì)中，由于輸入的公式是用戶自定義的，用戶可以使用多種算法或者運(yùn)用MATLAB自帶的函數(shù)庫。在MATLAB的界面設(shè)計(jì)中，文本編輯框里輸入文本后，MATLAB會(huì)把輸入的文本默認(rèn)成字符串，當(dāng)想對這些輸入在文本編輯框里的公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，MATLAB無法識別，在這里使用eval函數(shù)對字符串進(jìn)行處理。eval函數(shù)將符號表達(dá)式轉(zhuǎn)化為數(shù)值表達(dá)式，這樣就能使MATLAB執(zhí)行該公式，公式法產(chǎn)生的波形更精確。
使用繪圖法編輯波形，只需點(diǎn)擊“任意波形”按鈕，然后按照提示在坐標(biāo)軸內(nèi)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵取點(diǎn)畫出所要波形的大概形狀，再點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵就可以產(chǎn)生用戶想要的波形；當(dāng)使用公式法編輯波形，只需按提示在編輯框中寫入所要產(chǎn)生的波形公式，點(diǎn)擊“公式波”按鈕，系統(tǒng)就會(huì)立刻對輸入公式進(jìn)行計(jì)算，并向硬件傳送改變波形類型的字符，然后再把數(shù)據(jù)發(fā)送到硬件上。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
該系統(tǒng)所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均由RIGOL 公司DS5022M 數(shù)字存儲(chǔ)示波器采樣所得。
圖4所示為采用公式法輸入的GUI 界面和產(chǎn)生的相應(yīng)1kHz 任意波形，輸入公式為Sin（2*pi*x）＋sin（4*pi*x），其中變量x的范圍為0到1。
圖4 公式法輸入的GUI 界面和產(chǎn)生的任意波形
圖5所示為采用繪圖法輸入的GUI界面和產(chǎn)生的相應(yīng)50kHz任意波形。
圖5 繪圖法輸入的GUI界面和產(chǎn)生的任意波形
從上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，該系統(tǒng)不僅可以產(chǎn)生方波、正弦波、三角波、鋸齒波等常見波形，還可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的任意波形。系統(tǒng)頻率誤差小于1%，且具有很高的頻率調(diào)制精度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。
5 總 結(jié)
該系統(tǒng)采用DDS 技術(shù)，通過基于NIOS Ⅱ的SOPC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了任意波形發(fā)生器。DDS技術(shù)在相對帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、相位連續(xù)性、正交輸出、高分辨率及集成化等一系列性能指標(biāo)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達(dá)到的水平，為系統(tǒng)提供了優(yōu)于模擬信號源的性能；而基于NIOS Ⅱ的SOPC 系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要自由定制CPU 及其外設(shè)，其靈活性和通用性使其成為未來系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一大趨勢。
該設(shè)計(jì)完成了任意波形發(fā)生器的軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該波形發(fā)生器基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
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