第一次学，查询了很多CSDN网页，也问了组里的技术专家，得到了很多指导。把我的个人学习笔记在这里保存记录分享，如果有问题欢迎大家批评指正。也欢迎大家点赞评论收藏，一起进步！
1 DDS IP核的配置
创建工程，在IP核配置页面选择DDS compiler 6.0。对IP核进行配置。
如图所示配置参数。
Configuration（配置）页面，Configuration Options 有三个选项，分别是相位产生器和SIN COS查找表、单独的相位产生器、单独的sin/cos，一般选择第一个，利用IP核生成一个频率相位可调的正余弦发生器。
将System Clock系统时钟设置为250MHz，Number of Channels通道数设为1，Parameter Selection（参数选择）主要分为Hardware Parameter 和 System Parameter两种。
在System Parameter模式下，配置页面需要配置系统参数设置。共有Spurious Free Dynamic Range(SFDR)、Frequency Resolution（频率分辨率）、Noise Shaping(需不需要整形噪声选择自动模式就行)三项。其中SFDR与输出数据位宽相关，见手册表格。
Hardware Parameter模式下，Noise Shaping噪声整形选项一般选择None。Phase width指的是输出的相位宽度信息，output width 指的是输出的数据位宽；相位位宽选择32位，数据位宽采用16位。
Implementation页面，Phase Increment Programmability与Phase Offset Programmability，相位增量(即频率控制字)和相位偏移量（即相位控制字）控制模式选择，一般选择可编程模式，该模式下在valid有效时可对相位增量和相位偏移量进行配置；Output sin、cos、sin&cos根据需要选择即可。如图所示：
在Summary中检查配置无误：
2 单路正弦信号的产生
事实上，任何周期信号都可以分解为一系列正弦或余弦信号之和，正弦信号是关于相位的一个周期函数。相位和幅值的一一对应关系就好比存储器中地址和存储内容的关系，如果把一个周期内每个相位对应的幅度值存入存储器当中，那么对于任意频率的正弦信号，在任意时刻，只要已知相位Φ(t)，也就知道地址，就可通过查表得到s(t)。
相位累加器在每个时钟脉冲输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器的输出数据就是信号的相位，用输出的数据作为波形存储器(ROM)的相位取样地址，这样就可以把存取在波形存储器内的波形抽样值经查找表查处，完成相位到幅值的转换。频率控制字相当于Φ(t)中的2πfc,相位控制字相当于Φ(t)中的θ0。
由于相位累加器字长的限制，相位累加器累加到一定值后，其输出将会溢出，这样波形存储器的地址就会循环一次，即意味着输出波形循环一周。故改变频率控制字即相位增量，就可以改变相位累加器的溢出时间，在时钟频率不变的条件下就可以改变输出频率。改变查表寻址的时钟频率，同样也可以改变输出波形的频率。
为了获得较高的频率分辨率，则只有增加相位累加器的字长N。
这部分参考了部分CSDN内容。
原文链接：https://blog.csdn.net/u014586651/article/details/88830115
相位累加器的字长为N，就将一个完整周期的正弦波的相位均匀分割为
个离散相位。如果想将频率提高到2倍 = 点数变为1/2（隔一个点输出一个波形）。事实上，DDS满足：
其中，fout是输出频率，fclk是系统工作时钟的频率，FTW是频率控制字，N是相位累加器的位数。对于一个IP核生成一路信号，其满足：
其中，fout为输出频率，fclk为输入ip的时钟。Δθ为相位增量（频率控制字），Bθ(n)为频率精度位数、输出相位数据的宽度（Phase Width），计算公式满足：
其中Δf为频率精度，对应IP核中Frequncy Resolution。
相位控制字满足：
其中θ为相位偏移量，N为相位累加器的位数。
在IP Symbol中检查IP核的端口，对IP核进行配置和例化。
代码如下所示：
module simu(
);
reg clk;
reg [63:0]pinc_sin;
reg en_pinc;
initial begin
pinc_sin={32'd715827883,32'h0fffffff};
en_pinc=1; //必须为1才有效
clk=0;
end
always #2 clk=~clk;
wire [15:0]dout_dds;
wire data_tvalid;
dds_compiler_0 name(
.aclk(clk),
.s_axis_config_tvalid(en_pinc),//控制字有效信号，为1时控制字才有用。
.s_axis_config_tdata(pinc_sin),
.m_axis_data_tvalid(data_tvalid),
.m_axis_data_tdata(dout_dds));
endmodule
其中，pinc_sin采用位拼接的方式配置频率控制字和相位控制字，本实验初相偏差π/3，根据相位控制字计算公式，poff=(π/3)*2^32/2π= 32'd715827883，频率控制字选择32'h0fffffff，仿真可以输出正弦波形。
3 多相DDS
在第二节中已经实现了输出250MHz的正弦波形，现在将使用多相处理，用四路250MHz的正弦波形构建一个1GHz的正弦波形。
基本原理如上图所示，在一个上升沿内并行产生四个相位，再进行相应的相幅转换。图中1-4分别代表四路信号。由图可知，对于一路信号而言，其频率控制字FTW’=4FTW，每一路信号之间有一个FTW的相位差。
配置四个与第二节完全相同的DDS核：
simu代码如下所示：
module simu(
);
reg clk;
reg [63:0]pinc_sin_0;
reg [63:0]pinc_sin_1;
reg [63:0]pinc_sin_2;
reg [63:0]pinc_sin_3;
reg en_pinc_0;
reg en_pinc_1;
reg en_pinc_2;
reg en_pinc_3;
reg [15:0]q0;
//存储波形数据输出为csv文件
integer file_0;
integer file_1;
integer file_2;
integer file_3;
initial begin
//对四个dds赋值，每个间隔dds相差FTW。频率控制字FTW'=4FTW
pinc_sin_0={32'd715827883,32'h03fffffc};
//h0fffffff=d268435455;h00ffffff=16777215;h03fffffc=d67108860
pinc_sin_1={32'd732605098,32'h03fffffc};
pinc_sin_2={32'd749382313,32'h03fffffc};
pinc_sin_3={32'd766159528,32'h03fffffc};
en_pinc_0=16'd1;
en_pinc_1=16'd1;
en_pinc_2=16'd1;
en_pinc_3=16'd1; //必须为1才有效
clk=16'd0;
q0=16'd0;
file_0=$fopen("E:/study2022/dds2/data_0.csv","w");
file_1=$fopen("E:/study2022/dds2/data_1.csv","w");
file_2=$fopen("E:/study2022/dds2/data_2.csv","w");
file_3=$fopen("E:/study2022/dds2/data_3.csv","w");
end
always #2 clk=~clk;
wire [15:0]dout_dds_0;
wire [15:0]dout_dds_1;
wire [15:0]dout_dds_2;
wire [15:0]dout_dds_3;
wire data_tvalid_0;
wire data_tvalid_1;
wire data_tvalid_2;
wire data_tvalid_3;
always @(posedge clk)begin
if(q0 < 16'd4000)begin
$fwrite(file_0,"%h\n",dout_dds_0);
$fwrite(file_1,"%h\n",dout_dds_1);
$fwrite(file_2,"%h\n",dout_dds_2);
$fwrite(file_3,"%h\n",dout_dds_3);
q0 <= q0 + 16'd1;
end
else begin
q0 <= q0;
$fclose(file_0);
$fclose(file_1);
$fclose(file_2);
$fclose(file_3);
end
end
dds_compiler_0 name0(
.aclk(clk),
.s_axis_config_tvalid(en_pinc_0), //相位控制字有效信号，同。
.s_axis_config_tdata(pinc_sin_0),
.m_axis_data_tvalid(data_tvalid_0),
.m_axis_data_tdata(dout_dds_0));
dds_compiler_1 name1(
.aclk(clk),
.s_axis_config_tvalid(en_pinc_1), //相位控制字有效信号，同。
.s_axis_config_tdata(pinc_sin_1),
.m_axis_data_tvalid(data_tvalid_1),
.m_axis_data_tdata(dout_dds_1));
dds_compiler_2 name2(
.aclk(clk),
.s_axis_config_tvalid(en_pinc_2), //相位控制字有效信号，同。
.s_axis_config_tdata(pinc_sin_2),
.m_axis_data_tvalid(data_tvalid_2),
.m_axis_data_tdata(dout_dds_2));
dds_compiler_3 name3(
.aclk(clk),
.s_axis_config_tvalid(en_pinc_3), //相位控制字有效信号，同。
.s_axis_config_tdata(pinc_sin_3),
.m_axis_data_tvalid(data_tvalid_3),
.m_axis_data_tdata(dout_dds_3));
Endmodule代码中对频率控制字、相位控制字进行了相关配置，并将输出的四路信号的相关点的数据存为csv文件。
实验波形图如图所示：
计算验证一下，FTW’=4TFW=67108860，fclk=250*10^6，N=32。
理论上的fout=FTW’*fclk/2^N=67108860*250*10^6/2^32=3.9062*10^6Hz。
观察波形图，输出信号周期为500ns-244ns=256ns，fout=1/256ns=3.9062*10^6Hz，相吻合，频率控制字设置无误。
相位初相能观察到π/3的初相，不同信号之间能观察到一个FTW的相差，频率控制字设置无误。
将保存的信号csv文件导入Matlab，对其进行交叉拼接处理，并绘制拼好后的正弦数组的频谱图。
相关Matlab代码如下所示：
%读取波形数值
%num_0 = xlsread('E:/study2022/dds/data_0.xlsx',1,'B1:B511')
%num_1 = xlsread('E:/study2022/dds/data_1.xlsx',1,'B1:B511')
%num_2 = xlsread('E:/study2022/dds/data_2.xlsx',1,'B1:B511')
%num_3 = xlsread('E:/study2022/dds/data_3.xlsx',1,'B1:B511')
%16进制转化为10进制数
data_0=hex2dec(data0)
data_1=hex2dec(data1)
data_2=hex2dec(data2)
data_3=hex2dec(data3)
%交叉合并(拼接)
merge=[data_0'
data_1'
data_2'
data_3'];
merge=reshape(merge,[],1); %[]=length(data_0)+length(data_1)+length(data_2)+length(data_3)
%把矩阵merge转化为csv文件
csvwrite('E:/study2022/dds2/merge.csv',merge);
%画图
for i=1:15960
if merge(i)>32768
merge(i)=merge(i)-65536; %将
else
i=i+1;
end
end
plot(merge)
%对画出的图像做FFT观察频谱
ff=20*log10(abs(fft(merge(1:15960))));
%ff2=abs(fft(merge(1:15960)));
plot(ff)
%plot(ff2)其中，读取波形数值部分可以用MATLAB自带的导入工具：
绘图结果如下图所示：
N个采样点经过FFT变换后得到N个点的以复数形式记录的FFT结果。
假设采样频率为Fs，采样点数为N。那么FFT运算的结果就是N个复数（或N个点），每一个复数就对应着一个频率值以及该频率信号的幅值和相位。
第一个点对应的频率为0Hz（即直流分量），最后一个点N的下一个点对应采样频率Fs。其中任意一个采样点n所代表的信号频率：Fn=(n-1)*Fs/N。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-785964.html
对实验数据进行验证，理论上输出频率为fout=3.9062MHz，根据图可观察后计算，真实输出频率fout=10^6*63/16000=3.9375MHz，考虑到绘图误差，数据在可控范围内，整体实验成功。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-785964.html
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