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基于verilog的正弦波发生器

　
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基于verilog的正弦波发生器

这是我在CSDN里的第一篇文章，先做个小广告。。
我建了一个嵌入式和FPGA的公众号，里面也是我写的一些文章，有的是平时学习的笔记，或者实验的记录，我希望和大家一起学习，记录学习的东西。因为刚刚起步，需要大家的支持，希望大家关注一下，也可以给我点建议。。
毕竟是刚刚起步，文章写的不好，大家别介意，一起努力哈哈哈
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公众号：FPGA科技室

**在这里插入图片描述
已改名为：FPGA科技室

这一篇文章是关于基于verilog的正弦波发生器（即产生正弦波波形），这也是我的公众号第一篇FPGA文章，想让大家学习一下如何利用开发工具，产生一个正弦波形sinx。
为啥开篇讲这个内容呢，因为毕竟第一篇文章，适合循序渐进，从简单先入手，但大家不要小看这个正弦波波形的设计，因为这将会是直接数字式频率合成器DDS的基础，只有会第一步设计，我们才能更加深入到DDS，之后我也会来讲述。
开门见山，这次的设计要用到matlab软件(生成ram ip核的mif文件），multisim 10（仿真波形），UE（编写代码）。 想必大家学过数字信号处理DSP，如果要采样信号，则其采样频率必须大于原信号最高频率的两倍，即fs>=2fc。ram既然是数字器件，我们无法存入模拟信号正弦波，则需要对其进行采样定点化（一般fpga器件无法存浮点数，需要定点化），那么我们就用到了matlab，利用其强大的功能，编写matlab程序，得到采样点值，并利用matlab生成mif文件（ram的初始化文件）

下面就是大致的设计思路：
将连续的正弦波信号进行离散化；应用matlab 软件进行实现；
2.将离散化后的正弦波一个整周期存储到Ram中；
(1).将离散后的数据进行定点化，Ram的规格是256x8，数据规格1bit符号位和7比特小数位。
(2).创建一个Ram 用于存储离散数据
首先我先给出matlab代码：
**

N=2^8;  %N为采样点数
s_p=0:255;%正弦波一个周期的采样点数
sin_data=sin(2*pi*s_p/N);  %sin_data是初步采样值，浮点数% 编写到这里，大家可以在任务行中显示此时的波形
fix_p_sin_data=fix(sin_data*127); %定点化 fix()函数可以直接去除小数点后的值，使之成为整数
for i=1:N
    if fix_p_sin_data(i)<0
        fix_p_sin_data(i)=N+fix_p_sin_data(i)
    else
        fix_p_sin_data(i)=fix_p_sin_data(i);
    end
end%下面是mif文件固定格式，不可更改
fid=fopen('sp_ram_256x8.mif','w+');
fprintf(fid,'WIDTH=8;\n');
fprintf(fid,'DEPTH=256;\n');
fprintf(fid,'ADDRESS_RADIX=UNS;\n');
fprintf(fid,'DATA_RADIX=UNS;\n');
fprintf(fid,'CONTENT BEGIN \n');
for i=1:N
fprintf(fid,'%d:%d; \n',i-1,fix_p_sin_data(i));
end
fprintf(fid,'END; \n');
fclose(fid);
好了到此为止，我们就编写完并生成了初始化**mif文件了，下面可以开始verilog编写了，噢，不对，咱们先来利用quartus

生成一个ip ram，因为verilog编写时需要例化IP哦

我们来生成RAM。。。。首先利用ip工具，create a new ip
在这里插入图片描述
选择类型。。。。。咱们这次用单口ram ，sp_ram_256x8
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如下图是我们创建的ram，256深度，位宽为8哦

在这里插入图片描述
最后我们加入刚刚matlab生成的mif文件

在这里插入图片描述
完成了一半了，此时我们可以在工作区看到我们新建的ip核工程了
下面来编写verilig代码，顶层文件：在顶层中例化了ip核 ，由于我们已经初始化了mif，则ram的写数据端用不到，我们将其置为0，数据也为0，只由地址端进行操作。
在这里插入图片描述
至此，只要再编写testbench文件即可，
在这里插入图片描述
ok，至此我们完成了正弦波的设计，
来吧，这下我们来个仿真，见证奇迹的时刻
在这里插入图片描述
总结：
咦，不知道大家发现没，如果按照这样的mif编写规则，我们是不是不光可以生成sinx波形，还可以生成cosx。。。等等的函数波形，因为matlab很强大，帮助了我们很多，这次的设计虽然简单，但是用到了挺多东西，如何建立ip核，如何初始化。。可见设计一样东西，需要全面的知识体系，verilog只是一个工具。
哈哈，第一篇文章结束了，写的不难懂吧，用通俗的话，主要描述了操作。大家可以试试哦
发挥部分：如何实现正弦波的频率可调？

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