本发明专利技术涉及一种基于FPGA和AD9959的多通道同步信号发生器，包括远程PC机(1)、存储模块(2)、时钟发生器(3)、FPGA芯片(12)、信号预处理模块(9)、通用接口模块(10)、数字频率发生模块(11)和用户操作前面板(13)；所述的FPGA芯片(12)分别与远程PC机(1)、存储模块(2)、时钟发生器(3)、信号预处理模块(9)、通用接口模块(10)、数字频率发生模块(11)、用户操作前面板(13)连接；所述的信号预处理模块(9)与数字频率发生模块(11)连接。与现有技术相比，本发明专利技术具有电路结构简单、应用价值高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种同步信号发生器，尤其是涉及一种基于FPGA和AD9959的多通道同步信号发生器。
技术介绍
信号发生器又称为信号源或振荡器，是用来产生各种电子信号的仪器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。在实际应用中，有时候需要信号源的输出频率捷变，频段范围尽量宽，并且能够实现多通道信号输出，这对于多通道系统(例如多激励源电阻抗成像系统、相控超声系统等)是非常重要的，并且对于同步性能要求高的系统，必须满足同步各通道所需要的设计要求。对于传统的信号发生器，输出频率频段范围窄，并且通道单一， 不能满足多通道同步性的要求。而在一些应用中，要求多个通道的输出保持一定的相位关系。现有的信号发生器多以单片机为控制单元，且不能实现多通道的同步输出及精确的相位控制功能。并且对由电路布局布线、不同芯片间延时时间的差异所引起的输出信号的相位误差没有考虑。直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis，以下简称DDS)技术是从相位概念出发，由不同的相位给出不同的电压幅度，即相位-幅度变换，最后滤波，平滑输出所需的频率，直接合成所需波形的一种频率合成技术。DDS是目前频率合成中的一种主要技术， 具有低沉本、低功耗、高分辨率、快速转换时间、可以产生任意波形以及切换时输出波形相位连续等特点，在信号发生器设计中被广泛采用。AD9959是ADI公司开发的内置四通道IObit DAC的500MSPS直接数字频率合成器。AD9959由四个直接数字频率合成器(DDQ内核构成，每个通道均可提供独立的频率、相位和幅度控制。由于所有通道共享一个公共系统时钟，因此它们具有固有的同步性，支持多个设备的同步。AD9959可以执行高达16阶的频率、相位或幅度调制(FSKH、ASK)。通过将数据施加到模式引脚，可执行调制。此外，AD9959还支持线性频率、幅度或相位扫描，适合雷达、仪器仪表等应用。MicroBlaze是基于XiIinx公司FPGA的微处理器IP核，和其它外设IP核一起，可以完成可编程系统芯片(SOPC)的设计。MicroBlaze内核是一款32位RISC哈佛架构软核处理器，具有丰富的、针对嵌入式应用进行了优化的指令集。MicroBlaze软核处理器解决方案可使设计人员能够全面灵活地选择外设、存储器和接口功能组合，从而能够在单个FPGA 上以尽可能低的成本获得所需的理想系统。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电路结构简单、 应用价值高的基于FPGA和AD9959的多通道同步信号发生器。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种基于FPGA和AD9959的多通道同步信号发生器，其特征在于，包括远程PC机 1、存储模块2、时钟发生器3、FPGA芯片12、信号预处理模块9、通用接口模块10、数字频率发生模块11和用户操作前面板13 ；所述的FPGA芯片12分别与远程PC机1、存储模块2、时钟发生器3、信号预处理模块9、通用接口模块10、数字频率发生模块11、用户操作前面板13连接；所述的信号预处理模块9与数字频率发生模块11连接。所述的FPGA芯片12包括通讯模块4、时钟管理模块5、控制模块6、鉴相模块7和 MicroBlaze8，所述的MicroBlaze8分别与通讯模块4、时钟管理模块5、控制模块6、鉴相模块7连接，所述的时钟管理模块5与鉴相模块7连接。所述的通讯模块4挂接在MicroBlaze8的PLB总线上，用于实现USB、LAN、GPIB驱动通讯；所述的通讯模块4分别与远程PC机1、用户操作前面板13进行通讯。所述的时钟管理模块5挂接在MicroBlaze8的PLB总线上，实现以下信号的输出外部输入时钟信号的无延时输出，给多片AD9959提供参考时钟；外部输入时钟信号的四分频输出，给多片AD9959提供同步时钟；外部输入时钟信号的八倍频输出，用于鉴相模块7的高频计数。所述的控制模块6挂接在MicroBlaze8的PLB总线上，实现将远程PC机1及用户操作前面板13通过通讯模块4传递的相位和频率控制字信息传给数字频率发生模块11。所述的鉴相模块7挂接在MicroBlazeS的PLB总线上，所述的鉴相模块7先对信号预处理模块9输出的方波信号进行异或逻辑运算，得相位差方波信号，再利用时钟管理模块5输出的高频时钟信号对相位差方波信号进行计数。所述的远程PC机1实现用户远程需求参数的输入以及相位检测结果的输出显示。所述的数字频率发生模块11选用ADI公司的AD9959四通道直接数字合成芯片。所述的信号预处理模块9为高速电压比较器芯片，该高速电压比较器芯片对数字频率发生模块11输出的正弦波信号进行过零检测，输出数字方波信号，送入FPGA芯片12 中。所述的用户操作前面板13提供友好的用户操作界面，配备有LCD显示屏和按键， 使用户通过简单的按键访问所有的功能。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1)能实现多通道正弦波信号的同步输出，具有精确的相位控制功能，并且可对外部输入信号提供相位检测功能；2)信号发生器的通道数目可以根据需要增减；每个机箱内最多8或16个基于 AD9959的插卡，每个插卡上1或2片AD9959，最多可以输出32或1 个同步信号；机箱之间可以通过同步时钟信号进行同步，从而进一步扩展通道数目；3)选择的核心控制芯片为带有软核(MicroBlaze)的FPGA芯片，增加了系统的可扩展性；且在FPGA芯片外部搭配Flash存储器，方便FPGA下载程序的存储；4)信号发生器提供了 USB、LAN、GPIB通讯接口，可方便与远程计算机进行通讯，可工作在远程计算机控制和独立工作两种工作模式下；5)多通道信号发生器电路结构简单、应用价值高。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1所示，一种基于FPGA和AD9959的多通道同步信号发生器，包括远程PC机 1、存储模块2、时钟发生器3、FPGA芯片12、信号预处理模块9、通用接口模块10、数字频率发生模块11和用户操作前面板13 ；所述的FPGA芯片12分别与远程PC机1、存储模块2、 时钟发生器3、信号预处理模块9、通用接口模块10、数字频率发生模块11、用户操作前面板 13连接；所述的信号预处理模块9与数字频率发生模块11连接。所述的FPGA芯片12包括通讯模块4、时钟管理模块5、控制模块6、鉴相模块7和MicroBlaze8，所述的MicroBlaze8 分别与通讯模块4、时钟管理模块5、控制模块6、鉴相模块7连接，所述的时钟管理模块5与鉴相模块7连接。工作原理带有软核(MicroBlaze)的FPGA芯片12是整个系统的核心，实现整个系统的逻辑控制功能。其中远程PC机1主要实现用户需求参数的输入以及相位检测结果的输出显示；配合通讯模块使得本专利技术的信号发生器可工作在远程计算机控制模式下。存储模块2优选Xilinx公司的Xilinx Platform Flash配置存储器器件，用于存储FPGA下载程序，可有效缩小配置所需的板空间。时钟发生器3选择高精度有源晶振，为FPGA芯片 12提供工作时钟。鉴相模块7在FPGA芯片12内部实现，挂接在FPGA芯片12内部本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于ＦＰＧＡ和ＡＤ９９５９的多通道同步信号发生器，其特征在于，包括远程ＰＣ机（１）、存储模块（２）、时钟发生器（３）、ＦＰＧＡ芯片（１２）、信号预处理模块（９）、通用接口模块（１０）、数字频率发生模块（１１）和用户操作前面板（１３）；所述的ＦＰＧＡ芯片（１２）分别与远程ＰＣ机（１）、存储模块（２）、时钟发生器（３）、信号预处理模块（９）、通用接口模块（１０）、数字频率发生模块（１１）、用户操作前面板（１３）连接；所述的信号预处理模块（９）与数字频率发生模块（１１）连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马艺馨，张晓妮，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31
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