FPGA教程系列-Vivado IP核DDS核

FPGA教程系列-Vivado IP核DDS核

直接数字合成器（DDS）或数控振荡器（NCO）是许多数字通信系统的重要组成部分。正交合成器用于构建数字下行和上行转换器和解调器。它们还用于实现各种类型的调制方案，包括 PSK（相移键控）、FSK（频移键控）和 MSK（最小移位键控）。数字生成复值或实值正弦波的常用方法是采用查找表方案。查找表存储正弦波的样本。数字积分器用于生成合适的相位参数，该参数由查找表映射到所需的输出波形。简单的用户界面可接受系统级参数，如所需的输出频率和生成波形的杂散抑制。直接数字合成器（DDS）或数控振荡器（NCO）是许多数字通信系统的重要组成部分。正交合成器用于构建数字下行和上行转换器和解调器。它们还用于实现各种类型的调制方案，包括 PSK（相移键控）、FSK（频移键控）和 MSK（最小移位键控）。数字生成复值或实值正弦波的常用方法是采用查找表方案。查找表存储正弦波的样本。数字积分器用于生成合适的相位参数，该参数由查找表映射到所需的输出波形。简单的用户界面可接受系统级参数，如所需的输出频率和生成波形的杂散抑制。

进入IP核设置

模式配置

Phase Generator：相位发生器由一个累加器和一个可选的加法器组成，用于添加相位偏移。在定制内核时，相位增量（PINC）和相位偏移（POFF）可独立配置为固定、可编程（使用 CONFIG 通道）或流式（使用输入 PHASE 通道）。

SIN/COS LUT：当仅配置为正弦/余弦 LUT 时，不执行相位发生器， PHASE_IN 信号使用输入 PHASE 通道输入，并使用查找表转换为正弦和余弦输出。通过利用正弦波形的对称性，实现了高效的内存使用。内核可配置为仅正弦输出、仅余弦输出或两者（正交）输出。每个输出可独立配置为负输出。使用可选的泰勒级数校正功能可提高精度。这就利用了支持 DSP 片的 FPGA 系列，实现了高速运行下的高 SFDR。

Phase Generator and SIN/COS LUT (DDS)：相位发生器与 SIN/COS LUT 配合使用，可提供相位截断 DDS 或泰勒级校正 DDS。可在这两个模块之间添加一个可选的抖动发生器，以提供相位抖动 DDS。

系统设置

system clock(MHz)系统时钟：50MHz工作时钟，即50MHz采样率。

Number of chanels通道数量：设为1，单通道模式，通道的采样频率等于采样时钟50MHz。如果设置多通道模式，那么每个通道的频率为50MHz/N，N为通道数量。

Mode of operation模式：Standard标准模式，Rasterized栅格模式。两种情况下，输出的频率和频率分辨率、相位增量等参量的计算方式不同。Standard模式下计算出来的相位增量可能是小数，而在FPGA中要对相位进行截断取整，存在相位误差，对噪声要求较高的场合，可以使用8处的噪声整形配置来弥补，使用相位抖动（Phase Dithering）或者泰勒级数纠正（Taylor Series Correct）来补偿相位误差；Rasterized Mode配置下，相位增量一定是整数，不存在截断效应，没有Standard模式下的时间基抖动。

 一般情况下，多选择Standard标准模式。 

system Parameters系统参数：包括System parameters和Hardware parameters。一般设置System parameters。

系统参数

SpuriousFree Dynamic Range无杂散动态范围:对应幅度，对应M_AXIS_DATA通道，SFDR越大，用于表示幅度的数据的位宽越大.其输出位宽满足如下公式：

Frequency Resolution配置频率分辨率：对应相位的增量配置、位宽，对应M_AXIS_PHASE通道，频率分辨率越小，用于表示相位的数据的位宽越大；

Noise shape： Auto根据设计的SFDR参数自动选择是否使用整形；None不整形；Phase Dithering相位抖动，在使用相位截断技术时，产生随机的噪声来使得量化误差随机；

Phase Increment Programmability（相位增量可编程性）

• Fixed（固定） ：相位增量为常数，输出频率不可动态调整
• Programmable（可编程） ：相位增量可通过外部接口实时修改，实现动态调频（最常用）
• Streaming（流式） ：相位增量以数据流形式持续输入，适合高速连续频率变化

Resync（重同步）

• 勾选后，当参数更新时自动插入重同步周期，使相位平滑过渡
• 避免信号出现相位跳变，适用于对相位连续性要求高的应用

Phase Offset Programmability（相位偏移可编程性）

• None（无） ：无相位偏移，从0相位开始
• Fixed（固定） ：固定的初始相位偏移
• Programmable（可编程） ：可实时修改相位偏移，实现动态相移
• Streaming（流式） ：连续相位变化输入

Output Selection（输出选择）

• Sine（正弦波） ：仅输出正弦信号
• Cosine（余弦波） ：仅输出余弦信号
• Sine and Cosine（正弦+余弦） ：同时输出两种信号（最常用）

Polarity（极性）

• Negative Sine（负正弦） ：输出反相正弦波
• Negative Cosine（负荷弦） ：输出反相余弦波
• 未勾选时输出正常极性信号

Amplitude Mode（幅度模式）

• Full Range（全范围） ：输出幅度覆盖DAC满量程
• 其他选项限制幅度范围，用于降低功耗或匹配电路电平

Has Phase Out（是否包含相位输出）

• 勾选后额外输出当前相位值，用于监控或反馈控制

Memory Type（存储器类型）

• Auto（自动） ：工具自动选择最优存储器
• Block RAM：使用专用块RAM（速度快，数量有限）
• Distributed RAM：使用分布式RAM（资源丰富，速度较慢）

Optimization Goal（优化目标）

• Auto（自动） ：工具自动优化
• Speed（速度） ：优先提高工作频率
• Area（面积） ：优先减少资源消耗

DSP48 Use（DSP48单元使用）

• Minimal（最小化） ：尽量少用DSP48乘法器
• Auto（自动） ：工具自动分配
• Maximum（最大化） ：尽可能多用DSP48

配置建议

• 需要动态调频/相移：选择"Programmable"模式
• 需要高精度相位连续性：勾选"Resync"
• 需要多通道信号：选择"Sine and Cosine"输出
• FPGA资源紧张：优先选择"Area"优化和"Minimal"DSP48使用
  这些参数的合理配置直接影响DDS输出的信号质量（频率精度、相位噪声）和系统性能（工作频率、资源占用）

第三页配置默认即可。

输出频率设置：

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完成以后generate就可以了，还是具体根据需求进行配置。