FPGA应用技巧和诀窍：模拟DDS（调频调相）

DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写，是一项关键的数字化技术。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点。先说明一下，要产生真正的模拟信号，需要接A/D转换芯片，这次主要是产生FPGA发出的数字信号（在modelsim中以模拟量查看）。

首先先看一下整体的连接图：

其中sin_rom模块是存储正弦波形数据的rom（rom调用quartusip核），深度256，宽度8位，我们用产生好的mif文件（可以利用mif_make2010这个软件产生，也可以利用c语言matlab产生但要注意文件格式）去初始化rom，假如我们采用mif_make2010产生mif文件，波形如下：

其中行坐标是是0-255，表示rom的256个存储单元，纵坐标表示的是每个存储单元的数值大小，波峰为0xFF；波谷为0x00，即我们依次从rom的第一个地址读，一直读完，从rom中读出的数据就是正弦波形的数字量表示。所以程序中我们只需控制地址的产生就可以达到调相调频的目的，所以设置了gen_add模块。

调相原理：由于0-255个单元对应的相位是0-360度，所以我们只需调整初始相位的单元就可以到达调相的目的，例如假如初始单元就是0，那我们的波形就是标准的正弦波，如果我们的初始单元为64，那我们的波形就是余弦波。

调频原理：我们调整地址产生的频率快慢就可以调整波形频率。假如我们时钟50M，每个时钟上升沿从rom中读取一个数据，由于一个周期的sin波形是有256个点组成，所以我们相当于256个时钟产生一个完整的sin波，即周期为256*（1/50M）；频率为50M/256;

从频率表达式我们可以看出波形的频率一是跟时钟有关，二是跟存储的rom单元数有关，我们上述采用的是256个单元，所以产生的频率为50M/256=195.3Khz,这是我们顺序从rom中读取数据，即地址每个时钟加一产生的频率，若我们的每个时钟地址加2（步长），则我们的产生的频率则为原来的2倍，即2*50M/256=195.3*2。但我们想一想如果我们的的rom深度数256，那产生的频率分辨率最高也就是50M/256即195.3Khz，，而且我们产生的频率只能是195.3Khz的整数倍，这个有点难以接受。我们自然想到可以增大rom的位数来提高分标率，这个当然可以，但是我们rom都是提前固定的，有没有其他办法呢？

假如我们设定一个32的寄存器address_temp，我们只把address_temp的前八位真正的交给rom读数据，这样相当于减慢了地址的变化速度，但我们实际上提高了频率分辨率，现在的分辨率为50M/2^32=0.011hz,同样我们产生的频率只能是0.011hz的倍数，但是我们可以认为任何整数都可是0.011的倍数，假设步长为span_fre，则产生的频率为span_fre*50M/2^32;这有点类似之前的应用篇（三）精准分频，事实上它的原理就来源于此。

同理我们根据频率来调节步长即可。

程序如下：

仿真结果如下：

从结果我们可以看为起始相位为90度即cos波形，（虽然我们rom中存储的是sin波形的数据），频率为500k，注意data的显示格式是一定设置为无符号的模拟量。当我们把phase改为0时结果如下：

可以看出此时起始相位为0度，为sin波形。