基于FPGA的函数信号发生器设计2009061608

FPGA的小应用。

基于FPGA的函数信号发生器设计

易 宏,吴国辉,杜志明,赵汝波,韩明

(南昌航空大学 自动化学院, 江西 南昌 330063)

摘 要:函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本文主要介绍了一次电类专业本科生毕业设计的成果——基于Actel公司的Fusion StartKit开发平台进行设计的一款函数信号发生器。该款函数信号发生器用VC++用户界面设计实现控制和输出波形的显示,通过USB通信将数据传送到FPGA进行控制,再由FPGA实现波形数据的储存和高速输出。为实现模拟函数信号的发生,设计了D/A转换将波形数据转换为模拟信号,设计了信号调理电路实现信号的放大及滤波以得到所需波形信号。

关键词:函数信号发生器 FPGA USB通信 VC++

中图分类号: 文献标识码: 文章编号:

A Function Signal Generator Design Base on FPGA

YI Hong, WU Guohui, DU Zhiming, ZHAO Rubo, HAN Ming

(Automation College, Nanchang HangKong University, Nanchang, Jiangxi 330063)

Abstract: Function signal generator has been widely applied in electric circuit experimentation and

equipment test. This paper mainly introduced the production of an electric major graduate design: a function signal generator, which was based on the StartKit Fusion development platform of Actel company. In this function signal generator, the control and the output waveform display was designed by VC++ user interface. Dates were sent to FPGA by USB communication. The waveforms storage and high-speed output were realized by FPGA. To realize analog signals generating, wave dates were transformed into analog signals by D/A and the signal amplification and filter were realized by signals regulation circuit.

Keywords: function signals emitter FPGA USB communication VC++

0 引言

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途,除供通信、仪表和自动控制系统测试用外,还广泛用于其他非电测量领域。

在电类专业本科生毕业设计选题上,将函数信号发生器的设计作为毕业内容,既综合了三大基础课程——电路分析、模拟电子技术、数字电子技术的知识内容,又加入了硬件电路设计、制作和软件编程的要求,可以使得学生通过该设计内容得到专业技能的实际锻炼与提升,为他们毕业后的就业创造了更多的实战机会。

该函数信号发生器具有足够的输入通道、超前观测能力、多种触发方式、存储能力、多功能显示和比较功能,利用它可以产生某些特定的时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号,频率范围可从几赫兹到十几万赫兹。

1 基于FPGA的函数发生器设计原理

常规的信号发生器采用的是LSI(大规模集成电路)及MSI(中规模集成电路)器件进行设计,其产生的信号只能是某些特定的周期性信号等,而采用了FPGA进行波形存储器设计之后,将能合成任意波形的信号,有利于实际测量领域工程中的使用。

本次设计利用ACTEL公司的Fusion StartKit为开发平台,以FPGA为硬件电路设计核心,利用单片机的USB通道,实现与计算机USB通讯,并利用VC++6.0完成图形界面的设计,实现了常见函数信号发生器的设计。基于FPGA的函数发生器设计原理如图1所示。

易宏(1977—),女,硕士,讲师,从事电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等课程的教学,ncyihong@http://www.51wendang.com 吴国辉(1983—),男,硕士,助教,从事单片机技术等课程的教学

杜志明(1987—),男,学生

赵汝波(1987—),男,学生

韩明(1987—),男,学生

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