CN111077354B - 一种基于fpga产生用户自定义波形的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置及方法，属于任意波形发生领域，装置包括控制模块、波形存储与索引模块、地址发生模块、波形循环模块和波形合成模块；通过控制模块将波形数据存入存储器中，根据波形矢量点的长度建立波形序列的索引，地址发生模块对电压存储器和时间存储器进行寻址，波形合成模块通过对时间和电压数据进行处理，合成相应的数字波形，波形循环模块通过复位或重置地位发生器的地址数据，从而使波形序列循环输出。本发明可以产生多个由用户定义的任意波形序列，不同波形序列的上升下降时间、脉冲宽度和脉冲周期等参数均可以编程，可以广泛地应用于信号发生器或任意波形发生器中。

Description

一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置及方法
技术领域
本发明属于任意波形发生领域，具体涉及一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置及方法。
背景技术
任意波形发生器是一种广泛应用通用的信号发生装置，用于产生测试需要的规则波形或不规则波形，随着测试领域信号复杂化程度的发展，波形的任意化程度不断加剧。传统的任意波形发生方法，产生的常规函数波形具有较高的质量，但这种方法用于产生用户自定义的任意波形时，无法保留波形信号的细节，任意化程度不高。因此，研究精度高、任意化程度高以及可调参数的信号发生器具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置，包括控制模块、波形存储与索引模块、地址发生模块、波形循环模块和波形合成模块；
控制模块，被配置为用于对FPGA内部各功能模块进行控制，对资源进行分配，同时完成总线接口处理与控制；
波形存储与索引模块，被配置为用于完成用户自定义的波形数据的存储，根据各个波形序列的矢量点长度对各个波形序列建立索引；
波形循环模块，被配置为用于根据波形序列的结束标志位，判断当前波形序列是否输出结束，从而重置地址发生器，循环输出波形序列；
地址发生模块，被配置为用于通过在FPGA内部构建累加器和计数器实现对波形存储器的寻址；
波形合成模块，被配置为用于通过对时间和电压数据进行处理，合成相应的数字波形。
此外，本发明还提到一种基于FPGA产生用户自定义波形的方法，该方法采用如上所述的一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置，具体包括以下步骤：
步骤1：控制模块将波形矢量点数据存入到FPGA外部的高速静态SRAM存储器中，将波形序列循环次数存入FPGA内部寄存器中；
步骤2：波形存储与索引模块根据波形序列的矢量点长度建立不同波形序列的索引号；
步骤3：控制模块接收波形输出命令后，启动各功能模块；
步骤4：FPGA内部的计数器开始计数，当计数器的值等于某个矢量点位置对应的时间值，电压地址累加器和时间地址累加器分别累加1；
步骤5：电压地址累加器和时间地址累加器分别输出SRAM存储器的地址，对索引1波形序列的时间存储器和电压存储器进行寻址；
步骤6：波形合成模块通过对时间和电压数据进行处理，合成相应的数字波形，输出索引1的波形序列；
步骤7：当计数器的值等于最后一个矢量点位置对应的时间值，计数器复位为0；
步骤8：波形循环模块将地址发生模块复位为索引1波形序列的起始地址；
步骤9：重复步骤4-步骤8，循环输出索引1对应的波形序列；
步骤10：当前波形序列输出结束，波形循环模块将地址发生器置为索引2波形序列对应的起始地址；
步骤11：重复步骤4-步骤10，循环输出索引2对应的波形序列。
本发明所带来的有益技术效果：
(1)本发明用于产生多个由用户定义的任意波形序列，可以较好地还原波形信号的细节，且不同波形序列的上升下降时间、脉冲宽度和脉冲周期等均可以编程；
(2)本发明地址发生器的寻址及复位方式简单可靠，只需提供单一稳定的外部时钟，避免了复杂的时钟设计；
(3)本发明在处理波形上升下降沿时，采用双斜率和双累加器的方式，有效保证了波形上升下降沿的平滑；
(4)本发明各功能模块均在FPGA内完成，占用的资源少，可移植性强。
附图说明
图1是本发明装置的结构框图。
图2是本发明波形序列示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1：
如图1所示，一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置，包括控制模块、波形存储与索引模块、地址发生模块、波形循环模块和波形合成模块；
控制模块，被配置为用于对FPGA内部各功能模块进行控制，对资源进行分配，同时完成总线接口处理与控制；
波形存储与索引模块，被配置为用于完成用户自定义的波形数据的存储，根据各个波形序列的矢量点长度对各个波形序列建立索引；
波形循环模块，被配置为用于根据波形序列的结束标志位，判断当前波形序列是否输出结束，从而重置地址发生器，循环输出波形序列；
地址发生模块，被配置为用于通过在FPGA内部构建累加器和计数器实现对波形存储器的寻址；
波形合成模块，被配置为用于通过对时间和电压数据进行处理，合成相应的数字波形。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，本发明还提到一种基于FPGA产生用户自定义波形的方法，具体包括以下步骤：
步骤1：控制模块将波形矢量点数据存入到FPGA外部的高速静态SRAM存储器中，将波形序列循环次数存入FPGA内部寄存器中；
步骤2：波形存储与索引模块根据波形序列的矢量点长度建立不同波形序列的索引号；
步骤3：控制模块接收波形输出命令后，启动各功能模块；
步骤4：FPGA内部的计数器开始计数，当计数器的值等于某个矢量点位置对应的时间值，电压地址累加器和时间地址累加器分别累加1；
步骤5：电压地址累加器和时间地址累加器分别输出SRAM存储器的地址，对索引1波形序列的时间存储器和电压存储器进行寻址；
步骤6：波形合成模块通过对时间和电压数据进行处理，合成相应的数字波形，输出索引1的波形序列；
步骤7：当计数器的值等于最后一个矢量点位置对应的时间值，计数器复位为0；
步骤8：波形循环模块将地址发生模块复位为索引1波形序列的起始地址；
步骤9：重复步骤4-步骤8，循环输出索引1对应的波形序列；
步骤10：当前波形序列输出结束，波形循环模块将地址发生器置为索引2波形序列对应的起始地址；
步骤11：重复步骤4-步骤10，循环输出索引2对应的波形序列。
本发明波形序列如图2所示。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于FPGA产生用户自定义波形的方法，其特征在于：采用一种基于FPGA产生用户自定义波形的装置，该装置包括控制模块、波形存储与索引模块、地址发生模块、波形循环模块和波形合成模块；
控制模块，被配置为用于对FPGA内部各功能模块进行控制，对资源进行分配，同时完成总线接口处理与控制；
波形存储与索引模块，被配置为用于完成用户自定义的波形数据的存储，根据各个波形序列的矢量点长度对各个波形序列建立索引；
波形循环模块，被配置为用于根据波形序列的结束标志位，判断当前波形序列是否输出结束，从而重置地址发生器，循环输出波形序列；
地址发生模块，被配置为用于通过在FPGA内部构建累加器和计数器实现对波形存储器的寻址；
波形合成模块，被配置为用于通过对时间和电压数据进行处理，合成相应的数字波形；具体包括以下步骤：
步骤1：控制模块将波形矢量点数据存入到FPGA外部的高速静态SRAM存储器中，将波形序列循环次数存入FPGA内部寄存器中；
步骤2：波形存储与索引模块根据波形序列的矢量点长度建立不同波形序列的索引号；
步骤3：控制模块接收波形输出命令后，启动各功能模块；
步骤4：FPGA内部的计数器开始计数，当计数器的值等于某个矢量点位置对应的时间值，电压地址累加器和时间地址累加器分别累加1；
步骤5：电压地址累加器和时间地址累加器分别输出SRAM存储器的地址，对索引1波形序列的时间存储器和电压存储器进行寻址；
步骤6：波形合成模块通过对时间和电压数据进行处理，合成相应的数字波形，输出索引1的波形序列；
步骤7：当计数器的值等于最后一个矢量点位置对应的时间值，计数器复位为0；
步骤8：波形循环模块将地址发生模块复位为索引1波形序列的起始地址；
步骤9：重复步骤4-步骤8，循环输出索引1对应的波形序列；
步骤10：当前波形序列输出结束，波形循环模块将地址发生器置为索引2波形序列对应的起始地址；
步骤11：重复步骤4-步骤10，循环输出索引2对应的波形序列。
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