基于FPGA的均匀白噪声的产生-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了基于FPGA的均匀白噪声的产生。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1 设计流程

均匀白噪声的产生我们使用m序列来生成并且把数据导出到matlab中观察其直方图。

2 FPGA实现14位的m序列

我们使用6个本原多项式，从而扩展14阶m序列的重复周期，原来是2^14-1，现在在原来的基础上周期扩大6倍。

2.1 产生14位的移位寄存器

//这次，我尝试使用6个本原多项式来扩展其周期
module ms14_generate
(   data_1,
	clk, 
	rst_n, 
	en, 
	ms14, 
	r14
);
	//parameter INIT = 14'b0000_0000_0000_0001;
	//data_1为m序列的初始值，从外部输入的，一般就设置为1
	input wire [13:0]data_1;
	input clk, rst_n;
	input en;
	output wire ms14;
	output reg [13:0] r14;

	// ms8 赋值为 r8信号的最地位
	assign ms14 = r14[13];
    reg  r14_temp;
    parameter cnt_MAX= 14'd16383;
	reg [2:0]state;
	reg  [13:0] cnt0;	
	reg cnt0_flag;
	wire clk_2;
	always @ (posedge clk or negedge rst_n)begin
	if(!rst_n)
		r14 <= data_1;
	else if(en) begin
		r14[0] <= r14[1];
		r14[1] <= r14[2];
		r14[2] <= r14[3];
		r14[3] <= r14[4];
		r14[4] <= r14[5];
		r14[5] <= r14[6];
		r14[6] <= r14[7];
	    r14[7] <= r14[8];
		r14[8] <= r14[9];
		r14[9] <= r14[10];
		r14[10] <= r14[11];
		r14[11] <= r14[12];
		r14[12] <= r14[13];
		r14[13] <= r14_temp;

	end
	else	
		r14 <= r14;	
	end

2.2 切换不同的本原多项式

//由于14阶的m序列周期为16384，所以每隔16384个计数值，
//状态变一次，对应m序列的第14位赋不同的值。
	always@(posedge clk or negedge rst_n)
		if(!rst_n)
			cnt0 <=14'd0;
		else 
			cnt0 <= cnt0+1'b1;
		
	always@(posedge clk or negedge rst_n)
		if(!rst_n)
			state <=3'd0;
		else if(state == 3'd5 && cnt0 ==cnt_MAX-1)
		     state <=3'd0;
		else if(cnt0 ==cnt_MAX-1)	
			state <= state+1'b1;
//这里是在matlab命令行里面输入一个函数，就可以显示14阶的所有本原多项式
//具体函数可以百度
//下面的规律就是r14[x]里面的x要和D^y中y，两者加起来为14
//你可以在'd0那几行验证一下。	
	/*	
	D^14+D^13+D^10+D^4+D^2+D^1+1
    D^14+D^13+D^12+D^10+D^4+D^1+1
    D^14+D^13+D^10+D^6+D^2+D^1+1
    D^14+D^13+D^12+D^8+D^4+D^1+1
    D^14+D^12+D^10+D^1+1
    D^14+D^13+D^4+D^2+1	
   */
	always@(posedge clk or negedge rst_n)
		if(!rst_n)
			r14_temp<=1'b0;
	    else case(state)
		'd0:   r14_temp <=  r14[0]^r14[1]^r14[4]^r14[10]^r14[12]^r14[13];
		'd1:   r14_temp <=  r14[0]^r14[1]^r14[2]^r14[4]^r14[10]^r14[13];
		'd2:   r14_temp <=  r14[0]^r14[2]^r14[4]^r14[13];
		'd3:   r14_temp <=  r14[0]^r14[1]^r14[4]^r14[8]^r14[12]^r14[13];
		'd4:   r14_temp <=  r14[0]^r14[1]^r14[10]^r14[12];
		'd5:   r14_temp <=  r14[0]^r14[1]^r14[2]^r14[6]^r14[10]^r14[13];
		default:r14_temp <=  r14[0]^r14[1]^r14[4]^r14[10]^r14[12]^r14[13];
        endcase


endmodule

3 modelism仿真，并把数据写入到TXT文件

3.1 verilog代码

`timescale 1ns/1ns

module ms14_generate_tb ();
  reg clk, rst_n;
  reg     [31:0] seed_val;
  integer fd;
  wire [7:0]  r14;
  wire  ms14;
  reg reseed;	
  
ms14_generate ms14_generate
(
	.clk(clk), 
	.rst_n(rst_n),
	.en(1),
	.ms14(ms14),
	.r14(r14)
);

initial begin
       clk = 0;
	   rst_n =0;
	   #20
	   rst_n =1;	   
   end

always #10 clk <=~clk;

initial begin 
    #1000
    //延迟一段时间，再写入txt文件里面
	reseed = 0;
    seed_val = 32'd1234;
    //上面两个我也不知道啥意思，直接用就好了
    fd  = $fopen ( "random.txt" , "w" ) ; 
    #10 reseed = 1;
    #10 reseed = 0;
    
    #10000000 ;
    $fclose ( fd ) ;

    $stop;
end
reg delay;
initial begin
    delay = 0;
    #400
    delay = 1;
end
always @(posedge clk_10M) begin
    if(delay)
       $fwrite (fd,"%d\n",$signed(r14)); 
	   //$fwrite (fd,"%d\n",(r14)); 
end
endmodule //tb_gauss_noise