Zedboard体验---信号发生器
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信号发生器作为科研和工程项目必备的工具，在解决各种硬件测试方面发挥着重要的作用。但是，优秀的信号发生器价格高昂，普通的信号发生器又局限于有限的几种波形，不能满足不同测试的需求。如果手中正好没有信号发生器的时候，就更显尴尬，因此本文提出了一种基于Xilinx FPGA的简易信号发生器方案。
1 框架设计方案
方案目标：实现四种基本波形的产生，包括正弦波、方波、三角波和锯齿波，电压波形峰峰值为10伏特，正电压最大值为+5伏特，频率可调，同时在OLED上可以显示当前波形的类型。
硬件方案如图1.1，由于需要外设DA，因此右边这块板子用于提供DA（DA只是这款板子的一部分外设）。
图1.1 硬件设计方案（所示为锯齿波）
软件方案控制框图1.2，
图1.2 软件设计方案
其中，整个软件设计方案中，涉及到三个模块：波形模式选择模块，OLED控制模块，DA控制模块。波形模式选择模块用于选择当前要显示的波形参数，包括频率设定和相应存储区的选择；OLED控制模块用于根据选定的波形参数，从相应存储区读相应的数据和命令进行显示；DA控制模块则用于根据选定的波形参数，从相应存储区读相应的数据交给DA时序控制器，进行DA转换并输出。
2 控制原理部分
2.1 OLED控制部分
这部分原理已经在上一篇博客《Zedboard测试-OLED》中说明。这里已做部分修改，前面博文中选取的方法是，利用查找表的方式查找数据和命令；这里修改为将OLED数据和命令存进存储区ROM中，数据和命令采用.coe文件进行初始化。（附件为格式说明）
2.2 DA控制部分
DA作为输出的关键器件，其驱动需要相应的时序，本文选取的DA芯片为DAC8822，其时序如图2.1所示。
图2.1 DA时序图
DA输出的四种波形数据提前存储在ROM里面。采样的波形数据采用如下步骤获取：
(a) DA核的运行步骤如图2.2。图示为一个数据的运行过程。
图2.2 DA内核控制图
(b) 波形周期计算公式：前提是需要采样一个完整周期内的波形数据。需要的参数包括一个波形内采样点数N_sample ，DA控制核运行时钟周期T_sys，完成一次DA转换需要时钟个数N_pre，输入频率调节数N_set（对应延时频率设定时间），最后可得出信号发生器的周期为
T_wave=(N_pre +N_set )*N_sample*T_sys
3 结果说明及分析
本文选取的参数为：采样点数为N_sample=1024，时钟周期为T_sys=10ns，完成一次DA转换需要时钟个数为N_pre=28，输入频率调节数为N_set=0，因此信号发生器的周期理论值为
T_wave=(N_pre +N_set )*N_sample*T_sys=286.72(us )
备注：硬件部分SW0~SW6对应频率调节数；SW7和BTNU对应模式控制，SW7为高的时候，调节BTNU可以实现波形的选择。
实际测试中，获取三角波的波形图如下
图3.1 实际测得的三角波图
运用安捷伦示波器测得的周期为286us，与理论值相差不多，结果满意。
