正弦信号发生器实验报告.doc

DSP实验报告正弦信号发生器 班级 电信1201 姓名 马成 学号 1404120116 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（DSP Builder、Matlab/Simulink、Quartus II、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DSP Builder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Altera DSP Builder库中，有一名为Increment Decrement的模块，根据参数设置的不同，Increment Decrement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Increment Decrement的参数设置界面，以图中参数为例，number of bits设置为6，即从0开始计数到26，然后清0，接着又从0开始计数。在LUT(Look Up Table)查找表模块中事先存入一个周期的正弦波的抽样值，利用Increment Decrement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Increment Decrement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： 本实验的操作步骤如下：1点击桌面上的Matlab图标，进入Matlab主界面，并将工作目录设为Matlab安装目录下的work文件夹，如图1所示：图1 Matlab启动界面 2点击菜单栏中的File-New-Model，新建一个模型，在Matlab命令窗口中输入simulink命令，调出simulink工具栏，如图2所示：图2 新建模型 3双击simulink工具栏中的Altera DSP Builder中的Arithmetic库，找到Increment Decrement模块，选中它并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中，如图3所示：图3 添加模块 4双击模型文件中的Increment Decrement模块，打开模块参数对话框，将Bus Type设为Signed Integer，number of bits设为6，保持其他参数不变，点击【OK】按钮确认。点击模块下面的文本，将其重命名为IncCount。 5双击simulink工具栏中的Altera DSP Builder中的Storage库，找到LUT模块，选中它并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中。双击模型文件中的LUT模块，打开模块参数对话框，将Data Type设为Signed Integer，Address Width设为6，number of bits设为8，MATLAB Array设为127*sin( 0:2*pi/(26):2*pi )。保持其他参数不变，点击【OK】按钮确认。点击模块下面的文本，将其重命名为SinLut。 6双击simulink工具栏中的Altera DSP Builder中的Storage库，找到Delay模块，选中它并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中。 7双击simulink工具栏中的Altera DSP Builder中的Arithmetic库，找到其中的Product模块，选中它并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中，双击该模块，打开模块参数对话框，在Optional ports and settings中的Use LPM选项前打勾。保持其他参数不变，点击【OK】按钮确认。 8双击simulink工具栏中的Altera DSP Builder中的IO&Bus库，找到其中的Input和Output模块，选中它们并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中，双击Input模块，打开模块参数设置界面，将Bus Type设为Single Bit，保持其他参数不变，点击【OK】按钮确认。双击Output模块，打开模块参数设置界面，Bus Type设为Signed Integer，number of bits设为8，保持其他参数不变，点击【OK】按钮确认。 9双击simulink工具栏中的Simulink中的Sinks库，找到Scope模块，选中它并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中，双击Scope模块，打开模块参数设置界面，点击菜单栏中的Parameters，将number of axes 设为2。点击【OK】确认，关闭模块参数设置界面。 10双击simulink工具栏中的Simulink中的Source库，找到Step模块，选中它并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中，双击Step模块，打开模块参数界面，将Step time 设为50，Initial value设为50，Final time 设为1，Sample time 设为1。保持其他参数不变，点击【OK】确认。 11连接模块，连接后的模型如图4所示：图4 正弦发生器模型 12双击simulink工具栏中的Altera DSP Builder中的AltLab库，找到其中的Signal Compiler和TestBenchOn模块，选中它们并按住鼠标左键将其拖到新建的模型文件中，执行File-Save 保存文件，将其命名为sinwave.mdl。 13执行Simulation-Configuration Parameters，将solver设为discrete，Type设为Fixed-step，Stop Time设为500。14点击菜单栏中的黑色小三角，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后的正弦波形如下图所示。 15点击TestBenchOn模块，打开模块参数界面，在Advanced选项卡中，点选Lauch GUI，并依次点击Generate HDL，Run Simulink和Run Modelsim，启动RTL级仿真。 16随后显示的界面即为Modelsim RTL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。 17在信号上点击鼠标右键，选择Zoom Full，即可看到RTL级仿真波形如下图所示。 18点击Signal Compiler模块，打开参数设置页面，器件系列选择cylone II，点击compile，结束后，关闭该页面。 19.关闭matlab。在位置“D:Program Files、MATLAB71worksinwave_dspbuilder”(MATLAB安装目录下的worksinwave_dspbuilder)打开文件sinwave.qpf。 20工具栏中点击Assignment，选中Device，在期间family中选择Cyclone，选择下拉菜单中的EP2C35F672C6.，点击finish。 21执行Assignment& Assignment Editor，将Vategory设为Pin，并按照下图对Pin进行设置并保存。 22执行Tools*SignalTap Logie Analyzer，选中Date，在Date窗口中的空白处双击，在弹出的对话框中讲Fiter设为Pins：all®isters：post fittings，点击List，讲Output添加至右边的窗口中，点击OK确认。 23.在右边的对话框中讲Clock设为CLOCK信号，Sample depth设为1K，点选Trigger in ，Source设为Dlock信号，Pattern设为Rising edge。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。24打开实验箱，接入电源，用USB Blaster线将电脑和实验箱连接起来，选择菜单栏中的图标。25点击Hardware Setup，选择USB-0，点击【OK】确认。选中sinwave.sof文件，点击Start，将文件下载到实验板上。26.在Signaltap II界面点击Hardware右边的Setup，将其设为USB-BlasterUSB-0。 32将实验箱上的开关SW3和SW4拨至高电平，点击工具栏的图标，启动数据采集，一段时间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Bus Display Format*Signal Line Chart即可看到硬件实现的波形。如下图所示：五、实验结果： Simulink仿真波形与RTL级仿真波形以及时序仿真波形和硬件实现结果都应是标准的正弦波形。六、注意事项： 应该先将电源接上再用USB电缆将电脑和实验箱相连。实验结束，先拔掉USB与PC机的连接线，再拔电源。七、实验感想： 按着实验指导书上的步骤成功完成了前两个图，到第三个图的时候出了问题，跟老师同学一起花了很多时间重复步骤继续实验还参考了学长学姐的实验报告终于得到最后一个图。在实验中，我多次错过步骤，比如在添加器件时忘记添加Delay模块原来是看错了，以后实验都要细心再细心提高效率。通过实验去探索的过程还是很有趣的，特别是大家可以一起同心协力解决问题。