LPM的正弦信号发生器的设计报告 精品.docx

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LPM的正弦信号发生器的设计报告精品

《SOPC技术》课程实验报告

一、实验名称

实验1：

基于LPM的正弦信号发生器的设计

二、任务及要求

【任务】

在QuartusII平台上，采用查找表的设计方法，利用LPM兆功能模块，完成64点（8位）的正弦信号发生器的设计。

正弦信号发生器结构框图如下：

【要求】

1.数据存储ROM和地址信号发生器均由LPM模块实现。

2.在QuartusII软件上进行时序仿真。

3.利用SignalTapII嵌入式逻辑分析仪进行在线测试与分析。

（此步需使用实验箱，并且要确保实验箱与电脑处于在线可下载状态）

【思考】

1.编写DAC0832数模转换程序，利用示波器观察输出信号波形。

2.如何在此基础上设计方波、三角波等信号发生器？

如何实现波形幅度等参数可调？

三、实验程序（原理图）

四、仿真及结果分析

如图所示，在外部时钟clk的驱动下，把采样值依次取出来送到输入端，周而复始的循环执行，输出的数据经过8位的D/A转换成模拟信号，就得到了正弦波。

改变时钟频率就可以改变正弦波的频率。

五、硬件验证

1、选择模式：

2、引脚锁定情况表：

六、小结

本次实验是我们第一次接触FPGA，做完还有许多不清楚的地方

《SOPC技术》课程实验报告

学生姓名：

所在班级：

指导教师：

记分及评价：

项目满分

3分

得分

一、实验名称

实验2：

基于DSPBuilder正弦信号发生器的设计

二、任务及要求

【任务】

采用DSPBuilder系统建模的方法，设计正弦信号发生器，要求采用查找表的方法，完成正弦信号发生器模块的建模、仿真。

【要求】：

1.完成模型构建及仿真，得到如下波形图。

2.将模型转换成VHDL硬件描述语言，利用Modelsim软件进行RTL仿真。

3.再在QuartusII软件上进行编译、时序仿真与时序分析。

4.利用SignalTapII嵌入式逻辑分析仪进行在线测试与分析。

（此步需使用实验箱，并且要确保实验箱与电脑处于在线可下载状态）

三、实验程序（原理图）

四、仿真及结果分析

五、小结

《SOPC技术》课程实验报告

学生姓名：

所在班级：

指导教师：

记分及评价：

项目满分

3分

得分

一、实验名称

实验3：

基于DSPBuilder的FIR数字低通滤波器的设计

二、任务及要求

【任务】：

调用DSPBuilder模块，设计FIR低通数字滤波器，完成建模与仿真。

直接型FIR滤波器的原理图如下图所示。

【要求】：

1.滤波器阶数为8阶，截止频率为100KHz，采用频率为1000KHz。

输入信号为频率为100KHz的方波信号。

要求从时域和频率分析滤波器的性能。

2.完成模型构建及仿真，得到如下波形图。

3.将模型转换成VHDL硬件描述语言，利用Modelsim软件进行RTL仿真。

5.再在QuartusII软件上进行编译、时序仿真与时序分析。

4.思考如何利用FIR滤波器的线性特性，对滤波器的结构进行优化设计？

三、实验程序（原理图）

四、仿真及结果分析

直接型资源使用情况：

FlowStatusSuccessful-WedSep2509:

28:

5020XX

QuartusIIVersion8.1Build16310/28/20XXSJFullVersion

RevisionNamefir

Top-levelEntityNamefir

FamilyStratix

MettimingrequirementsYes

Totallogicelements108/10,570（1%）

Totalpins13/336（4%）

Totalvirtualpins0

Totalmemorybits0/920,448（0%）

DSPblock9-bitelements0/48（0%）

TotalPLLs0/6（0%）

TotalDLLs0/2（0%）

DeviceEP1S10F484C5

TimingModelsFinal

改进型资源使用情况：

FlowStatusSuccessful-WedSep2509:

29:

1120XX

QuartusIIVersion8.1Build16310/28/20XXSJFullVersion

RevisionNamefir2

Top-levelEntityNamefir2

FamilyStratix

MettimingrequirementsYes

Totallogicelements84/10,570（<1%）

Totalpins13/336（4%）

Totalvirtualpins0

Totalmemorybits0/920,448（0%）

DSPblock9-bitelements0/48（0%）

TotalPLLs0/6（0%）

TotalDLLs0/2（0%）

DeviceEP1S10F484C5

TimingModelsFinal

五、小结

《SOPC技术》课程实验报告

学生姓名：

所在班级：

指导教师：

记分及评价：

项目满分

3分

得分

一、实验名称

实验4：

基于IP核的FIR数字低通滤波器的设计

二、任务及要求

【任务】：

调用FIRpiler数字滤波器IP核，掌握IP核的使用方法，设计FIR低通数字滤波器，完成建模与仿真。

【要求】：

1.滤波器阶数为8阶，截止频率为100KHz，采用频率为1000KHz。

输入信号为频率为100KHz的方波信号。

要求从时域和频率分析滤波器的性能。

2.完成模型构建及仿真，得到如下波形图。

3.将模型转换成VHDL硬件描述语言，利用Modelsim软件进行RTL仿真。

4.再在QuartusII软件上进行编译、时序仿真与时序分析。

三、仿真模型及参数

四、仿真及结果分析

五、小结

《SOPC技术》课程实验报告

学生姓名：

所在班级：

指导教师：

记分及评价：

项目满分

3分

得分

一、实验名称

实验5：

基于SOPC技术的LED流水灯控制器的设计

二、任务及要求

【任务】：

定制NiosII嵌入式软核处理器，添加PLL数字锁相环，构建SOPC硬件系统，在此基础上，编写C语言程序使用PIO口控制8个LED进行流水灯显示，流水灯花样自选，利用NiosIIIDE开发平台进行调试。

【要求】：

1.使用片内RAM存储器。

2.引脚锁定使用TCL脚本语言。

3.必须在硬件平台上进行测试。

4.思考，如果使用片外flash存储器，设计如何更改？

【提示】：

NiosII嵌入式软核处理器及其组件如下图所示：

流水灯花样可采取查找表的方法，比如：

/*流水灯花样，低电平点亮，调用时候取反操作*/

constalt_u32LED_TBL[]={

0x00,0xFF,//全部熄灭后，再全部点亮

0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,//依次逐个点亮

0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF,//依次逐个叠加

0xFF,0x7F,0x3F,0x1F,0x0F,0x07,0x03,0x01,//依次逐个递减

0x81,0x42,0x24,0x18,0x18,0x24,0x42,0x81,//两个靠拢后分开

0x81,0xC3,0xE7,0xFF,0xFF,0xE7,0xC3,0x81//从两边叠加后递减

};

主要应用到写PIO端口函数：

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA（LED_PIO_BASE,~LED_TBL[i]）;

三、SOPC硬件设计

四、SOPC软件程序设计

#include"system.h"

#include"altera_avalon_pio_regs.h"

#include"alt_types.h"

intmain（void）

{

alt_u8led=0x02;//00000010

alt_u8dir=0;//00000000

volatileinti;

while

（1）

{

if（led&0x81）//led为10000000；或者是00000001的时候这个If语句都会执行

{

dir=（dir^0x01）;//1异或运算

}

if（dir）//1

{

led=led>>1;//LED右移动显示led=10000000;

}

else

{led=led<<1;//LED左移动显示//0000010

}

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA（PIO_LED_BASE,led）;//赋值

i=0;

while（i<100000）//延时

i++;

}

return0;

}

五、小结

《SOPC技术》课程实验报告

学生姓名：

所在班级：

指导教师：

记分及评价：

项目满分

3分

得分

一、实验名称

实验6：

基于SOPC技术的数码管显示控制器的设计

二、任务及要求

【任务】：

定制NiosII嵌入式软核处理器，添加PLL数字锁相环，构建SOPC硬件系统，在此基础上，编写C语言程序使用PIO口控制数码管循环显示“0、1、2、3、……E、F”字符，利用NiosIIIDE开发平台进行调试。

【要求】：

1.使用片内RAM存储器。

2.引脚锁定使用TCL脚本语言。

3.必须在硬件平台上进行测试。

4.思考，如果使用片外flash存储器，设计如何更改？

【提示】：

NiosII嵌入式软核处理器及其组件如下图所示：

软件程序请参考教材P324页。

三、SOPC硬件设计

四、SOPC软件程序设计

五、软硬件调试、测试与分析

六、小结

《SOPC技术》课程实验报告

学生姓名：

所在班级：

指导教师：

记分及评价：

项目满分

3分

得分

一、实验名称

实验7：

按键控制的数码管显示控制器的设计

二、任务及要求

【任务】：

定制NiosII嵌入式软核处理器，添加PLL数字锁相环，构建SOPC硬件系统，包括1个按键和1个7段LED数码管接口PIO。

在此基础上，编写C语言程序，实现每按一次按键，数码管显示数据加一。

连续按按键，数码管将顺序、循环地显示从0到F的字符。

利用NiosIIIDE开发平台进行调试。

【要求】：

1.使用片内RAM存储器。

2.引脚锁定使用TCL脚本语言。

3.必须在硬件平台上进行测试。

4.使用NiosII中断操作。

5.思考，如果使用片外flash存储器，设计如何更改？

【提示】：

NiosII嵌入式软核处理器及其组件如下图所示：

软件程序请参考教材P327页。

三、SOPC硬件设计

四、SOPC软件程序设计

五、软硬件调试、测试与分析

六、小结

《SOPC技术》课程实验报告

学生姓名：

所在班级：

指导教师：

记分及评价：

项目满分

10分

得分

综合训练项目：

自选“数字电子钟”、“乐曲播放”、“数码相框”、“频谱分析仪”等综合性设计项目，完成程序设计及调试，并在实验箱上进行验证，并撰写科技1篇，要求完全按照格式要求，至少包含题目、作者姓名、单位、中英文摘要、中英文关键词、引言、国内外研究现状、设计方案、测试及结果分析、结论、参考文献等几个部分，其中参考文献不少于30篇，外文文献不少于10篇，字数不少于3000字。

格式如下页所示：

题目（三号黑体居中）

姓名：

（小四楷体，居中）

班级：

（小四楷体，居中）

摘要：

（五号宋体）

关键词：

（五号宋体）

英文题目（三号，TimesNewRoman）

Abstract:

（五号TimesNewRoman）

Keywords:

（五号TimesNewRoman）

正文部分（小四宋体）

0引言

1设计要求

2设计方案

3硬件设计

图1NiosII处理器及其外设（五号楷体，居中）（按顺序编号，示例）

4软件程序设计

5测试与结果分析