EDA编程，数字频率合成器

DDS或DDFS是 Direct Digital Frequency Synthesis 的简称。DDS的工作原理是以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波。电路一般包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度/相位转换电路、D/A转换器和低通滤波器（LPF）。频率累加器对输入信号进行累加运算，产生频率控制数据K（frequency data或相位步进量）。相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器级联而成，对代表频率的二进制码进行累加运算，是典型的反馈电路，产生累加结果。幅度/相位转换电路实质上是一个波形寄存器，以供查表使用。读出的数据送入D/A转换器和低通滤波器。

具体工作过程如下：

每来一个时钟脉冲fc，N位加法器将频率控制字K与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。其中相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成，累加寄存器将加法器在上一个时钟脉冲作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字K相加。这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字K进行线性相位累加。由此可见，相位累加器在每一个时钟脉冲输入时，把频率控制字K累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的溢出频率就是DDS输出的信号频率。用相位累加器输出的数据作为波形存储器ROM的相位取样地址，可把存储在波形存储器内的波形抽样值(二进制编码)经查找表查出，完成相位到幅值转换。波形存储器的输出送到D/A转换器，D/A转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号，由低通滤波器滤除杂散波和谐波以后，输出一个频率为fo的正弦波。输出频率fo与时钟频率fc之间的关系满足下式：Fo=K×Fc/2＾N

其中fo为输出频率，fc为时钟脉冲，K为频率控制字。N为累加器的位数（字长）。

在软件MAX+PLUS Ⅱ中VHDL语言 仿真描述DDS输出的正弦波程序

本设计中相位累加器的数据宽度N采用32位

LIBRARY IEEE; --DDS顶层设计

USE IEEESTD_LOGIC_1164ALL;

USE IEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALL;

ENTITY DDS_VHDL IS

PORT (CLK:IN STD_LOGIC;

FWORD: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --频率控制字

PWORD: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --相位控制字

FOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0) );

END DDS_VHDL;

ARCHITECTURE one OF DDS_VHDL IS

COMPONENT REG32B

PORT (LOAD: IN STD_LOGIC;

DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);

DOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

COMPONENT REG10B

PORT (LOAD: IN STD_LOGIC;

DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

DOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

COMPONENT ADDER32B

PORT (A: IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);

B: IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);

S: OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

COMPONENT ADDER10B

PORT (A: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

B: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

S: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

COMPONENT SIN_ROM

PORT (address: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

inclock: IN STD_LOGIC;

q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

SIGNAL F32B,D32B,DIN32B: STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);

SIGNAL P10B,LIN10B,SIN10B: STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

BEGIN

F32B(27 DOWNTO 20)<=FWORD; F32B (31 DOWNTO 28)<="0000";

P10B(1 DOWNTO 0)<="00";

F32B(19 DOWNTO 0)<="00000000000000000000"; P10B(9 DOWNTO 2)<=PWORD;

u1: ADDER32B PORT MAP(A=>F32B,B=>D32B,S=>DIN32B);

u2: REG32B PORT MAP(DOUT=>D32B,DIN=>DIN32B,LOAD=>CLK);

u3: SIN_ROM PORT MAP(address=>SIN10B,q=>FOUT,inclock=>CLK);

u4: ADDER10B PORT MAP(A=>P10B,B=>D32B(31 DOWNTO 22),S=>LIN10B);

u5: REG10B PORT MAP(DOUT=>SIN10B,DIN=>LIN10B,LOAD=>CLK);

END one;

累加器的VHDL描述

累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成，这里的N取32位。

LIBRARY IEEE; --32位加法器模块

USE IEEESTD_LOGIC_1164ALL;

USE IEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALL;

ENTITY ADDER32B IS

PORT (A,B: IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);

S: OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));

END ADDER32B;

ARCHITECTURE behav OF ADDER32B IS

BEGIN

S<=A+B;

END behav;

LIBRARY IEEE; --32位寄存器模块

USE IEEESTD_LOGIC_1164ALL;

ENTITY REG32B IS

PORT (Load: IN STD_LOGIC;

DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);

DOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));

END REG32B;

ARCHITECTURE behav OF REG32B IS

BEGIN

PROCESS(LOAD,DIN)

BEGIN

IF (Load'EVENT AND Load='1') THEN

DOUT<=DIN;

END IF;

END PROCESS;

END behav;

移相加法器的数据宽度采用10位，即输出的D/A的精度是10位。

LIBRARY IEEE; --10位加法器模块

USE IEEESTD_LOGIC_1164ALL;

USE IEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALL;

ENTITY ADDER10B IS

PORT (A,B: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

S: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END ADDER10B;

ARCHITECTURE behav OF ADDER10B IS

BEGIN

S<=A+B;

END behav;

LIBRARY IEEE; --10位寄存器模块

USE IEEESTD_LOGIC_1164ALL;

ENTITY REG10B IS

PORT (Load: IN STD_LOGIC;

DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

DOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END REG10B;

ARCHITECTURE behav OF REG10B IS

BEGIN

PROCESS(LOAD,DIN)

BEGIN

IF (Load'EVENT AND Load='1') THEN

DOUT<=DIN;

END IF;

END PROCESS;

END behav;

定制LPM_ROM初始化数据文件

rom_datamif 10位正弦波数据文件，可用MATLAB/DSP Builder生成

WIDTH=10;

DEPTH=1024;

ADDRESS_RADIX=DEC;

DATA_RADIX=DEC;

CONTENT BEGIN

0:512; 1:515; 2:518; 3:521; 4:524; 5:527; 6:530; 7:533;

8:537; 9:540; 10:543; 11:546; 12:549; 13:552; 14:555; (略去部分数据）

1018:493; 1019:496; 1020:499; 1021:502; 1022:505; 1023:508;

END;

用于例化的波形数据ROM

用于例化的波形数据ROM文件

LIBRARY IEEE; --数据ROM

USE IEEESTD_LOGIC_1164ALL;

ENTITY sin_rom IS

PORT (address: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

inclock: IN STD_LOGIC;

q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END sin_rom;

ARCHITECTURE SYN OF sin_rom IS

SIGNAL sub_wire0: STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

COMPONENT lpm_rom --调用LPM ROM模块

GENERIC (lpm_width : NATURAL;

lpm_widthad : NATURAL;

lpm_address_control: STRING;

lpm_outdata : STRING;

lpm_file : STRING);

PORT (address: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

inclock: IN STD_LOGIC;

q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

BEGIN

q<=sub_wire0(9 DOWNTO 0);

lpm_rom_component: lpm_rom GENERIC MAP(

LPM_WIDTH=>10,

LPM_WIDTHAD=>10,

LPM_ADDRESS_CONTROL=>"REGISTERED",

LPM_OUTDATA=>"UNREGISTERED",

LPM_FILE=>"ROM_DATAmif") --ROM数据文件及其路径

PORT MAP(address=>address,inclock=>inclock,q=>sub_wire0);

END SYN;

这个太多咯，DDS基本原理书上或网上多得很， 一般在EDA技术的书上讲有VHDL语言实现DDS的代码、、

EDA技术主要概念

EDA(电子线路设计座自动化)是以计算机为工作平台、以硬件描述语言(VHDL)为设计语言、以可编程器件(CPLD/FPGA)为实验载体、以ASIC/SOC芯片为目标器件、进行必要元件建模和系统仿真电子产品自动化设计过程。下面是我整理的EDA技术主要概念相关内容。

EDA软件简介

“EDA”就是Electronic Design AutomaTIon(电子设计自动化)，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统软件工具，该工具可以使设计更复杂电路和系统成为可能。目前进入我国并具有广泛影响EDA软件有：muhisim7、OW_AD、Protel、Viewlogio、Mentor、Synopsys、PCBW Id、Cadence、MicmSim等等，这些软件各具特色，大体分为芯片级设计工具、电路板级设计工具、可编程逻辑器件开发工具和电路仿真工具等几类;其中Protel是国内最流行、使用最广泛一种印制电路板设计首选软件，由澳大利亚protd Technology公司出品，过去只是用来进行原理图输入和PCB版图设计，从Protel 98开始，加入了模拟数字混合电路仿真模块和可编程逻辑器件设计模块，1999年Protel推出了功能更加强大EDA综合设计环境Protel 99，它将EDA全部内容整合为一体，成为完整EDA软件，因而该软件发展潜力很大，但它最具特色和最强大功能仍是原理图输人和PCB版图设计。

EDA技术主要内容

EDA技术涉及面很广，内容丰富，从教学和实用角度看，主要应掌握如下4个方面内容：一是大规模可编程逻辑器件;二是硬件描述语言;三是软件开发工具;四是实验开发系统。其中，大规模可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计载体，硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计主要表达手段，软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计智能化自动设计工具，实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计下载工具及硬件验证工具。

EDA技术主要特征

1、用软件设计方法来设计硬件

硬件系统转换是由有关开发软件自动完成，设计输入可以是原理图VHDL语言，通过软件设计方式测试，实现对特定功能硬件电路设计，而硬件设计修改工作也如同修改软件程序一样快捷方便，设计整个过程几乎不涉及任何硬件，可 *** 作性、产品互换性强。

2、基于芯片设计方法

EDA设计方法又称为基于芯片设计方法，集成化程度更高，可实现片上系统集成，进行更加复杂电路芯片化设计和专用集成电路设计，使产品体积小、功耗低、可靠性高;可在系统编程或现场编程，使器件编程、重构、修改简单便利，可实现在线升级;可进行各种仿真，开发周期短，设计成本低，设计灵活性高。

3、自动化程度高

EDA技术根据设计输入文件，将电子产品从电路功能仿真、性能分析、优化设计到结果测试全过程在计算机上自动处理完成，自动生成目标系统，使设计人员不必学习许多深入专业知识，也可免除许多推导运算即可获得优化设计成果，设计自动化程度高，减轻了设计人员工作量，开发效率高。

4、自动进行产品直面设计

EDA技术根据设计输入文件(HDL或电路原理图)，自动地进行逻辑编译、化简、综合、仿真、优化、布局、布线、适配以及下载编程以生成目标系统，即将电子产品从电路功能仿真、性能分析、优化设计到结果测试全过程在计算机上自动处理完成;

EDA技术要点

1、可编程逻辑器件-PLD

数字逻辑器件发展直接反映了从分立元件、中小规模标准芯片过渡到可编程逻辑器件过程。ISP技术和HDPLD器件使设计人员能够在实验室中方便地开发专用集成数字电路芯片ASIC当前，国内外许多著名厂商均已开发出新一代ISP器件以及相应开发软件(如Synario、EXPERT、FundaTIon、MAX Plus2等)。

2、“自顶而下”设计方法

10年前，电子设计基本思路还是选择标准集成电路“自底向上”(Bottom-Up)地构造出一个新系统。这样设计方法如同一砖一瓦建造楼房，不仅效率低、成本高而且容易出错，高层次设计给我们提供了一种“自顶向下”(Top-Down)全新设计方法，这种方法首先从系统入手，在顶层进行功能方框图划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层系统进行描述，在系统一级进行验证，然后用综合优化工具生成具体门电路网表，其对应物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路，由于设计主要仿真和调试过程是在高层次上完成，这既有利于早期发现结构设计上错误，避免设计工时浪费，同时也减少了逻辑功能仿真工作量，提高了设计一次成功率。

扩展： EDA技术布局常用规则

1我们要注意贴片器件(电阻电容)与芯片和其余器件的最小距离芯片：一般我们定义分立器件和IC芯片的距离05～07mm，特殊的地方可能因为夹具配置的不同而改变

2对于分立直插的器件

一般的`电阻如果为分立直插的比贴片的距离略大一般在1～3mm之间。注意保持足够的间距(因为加工的麻烦，所以直插的基本不会用)

3对于IC的去耦电容的摆放

每个IC的电源端口附近都需要摆放去耦电容，且位置尽可能靠近IC的电源口，当一个芯片有多个电源口的时候，每个口都要布置去耦电容。

4在边沿附近的分立器件

由于一般都是用拼板来做PCB，因此在边沿附近的器件需要符合两个条件，第一就是与切割方向平行(使器件的应力均匀)，第二就是在一定距离之内不能布置器件(防止板子切割的时候损坏元器件)

5如果相邻的焊盘需要相连，首先确认在外面进行连接，防止连成一团造成桥接，同时注意此时的铜线的宽度。

6焊盘如果在铺通区域内需要考虑热焊盘(必须能够承载足够的电流)，如果引线比直插器件的焊盘小的话需要加泪滴(角度小于45度)，同样适用于直插连接器的引脚。

7元件焊盘两边的引线宽度要一致，如果时间焊盘和电极大小有差距，要注意是否会出现短路的现象，最后要注意保留未使用引脚的焊盘，并且正确接地或者接电源。

8 注意通孔最好不要打在焊盘上。

9另外就是要注意的是引线不能和板边过近，也不允许在板边铺铜(包括定位孔附近区域)

10大电容：首先要考虑电容的环境温度是否符合要求，其次要使电容尽可能的远离发热区域

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EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。 利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。 现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。 EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。 2 EDA常用软件 EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

Multisim 9模拟／数字电路设计及仿真系统

一、Multisim 全功能电路仿真系统：

零件 编辑、选取、放置

电路图编辑、绘制

电路工作状况测试

电路特性分析

电路图报表输出、打印

档案转出/入

二、Multisim 是一完整的系统设计工具， 其强大功

能包含：

结合SPICE、VHDL共同仿真

电路图建立

完整的零件库

SPICE仿真

高阶RF设计功能

虚拟仪器测试及分析功能

计划及团队设计功能

VHDL设计与仿真

FPGA／CPLD组件合成

PCB文件转换功能

multiSIM 9 的最新面包板方式允许学生搭建他们

的电路图并且在“3D”面包板进行实验

提供阶梯图和元件，仿真控制“真实的”机械设备

multiSIM 9提供了多种常用的虚拟仪表，用户可以通过这些仪表观察电路的运行状态，观察电路的仿真结果。它们的设置、使用和读数与实际的测量仪表类似，就像在实验室中使用仪表一样。

16-Channel Logic Analyzer(16通道逻辑分析仪)

Agilent Instruments(安捷伦仪器)

54622D Scope(54622D 范围)

34401A DMM(34401A数字万用表)

33120A Waveform Generator(33120A 波形产生器)

Ammeter(电表)

Bode Plotter(波特图仪)

Distortion Analyzer(失真分析仪)

Dynamic Measurement Probes(动态测量探测器)

Frequency Counter(频率计)

Function Generator(函数发生器)

Multimeter(万用表)

Network Analyzer(网络分析仪)

Oscilloscope(2 and 4-channel) (2通道或4通道示波器)

Spectrum Analyzer(频谱分析仪)

Tektronix Oscilloscope(TDS 2024 4-channel scope)

(泰克示波器)

Voltmeter(伏特计)

Wattmeter (瓦特计)

Word Generator(字符产生器)

仿真分析是估算电路特性的一种数学方法。通过仿真分析，不必构造具体的物理电路，也不必使用实际的测试仪器，就可以基本确定电路的工作性能。

multiSIM 9教育版提供了多达24种分析功能，如此多的分析功能是其它电路分析软件所不能比拟的，这也正是multiSIM 9的特色之一。

3db Point(3dB 点分析)

AC and DC Sensitivity(交流/直流灵敏度分析)

AC Frequency Sweep(交流频率扫描)

Batched Analysis(批处理分析)

DC Operating Point(直流工作点分析)

DC Sweep(直流扫瞄分析)

Distortion(失真度分析)

Fourier(傅利叶分析)

I-V Analyzer(伏安分析)

Model Parameter Sweep(参数扫描分析 Monte Carlo(蒙地卡罗分析)

Nested Sweep(嵌套扫描分析)

Noise(噪声特性分析)

Pole-Zero(零/极点分析)

Temperatures Sweep(温度扫瞄分析)

Trace Width(线宽分析)

Transfer Function(转移函数分析)

Transient(瞬时分析)

User-Defined Analysis(用户定义分析)

Worst Case (最坏状况分析)

9月8日，国家发改委、信产部、辽宁省、大连市领导以及英特尔董事长克瑞格·贝瑞特出现在大连 经济开发区，共同见证大连英特尔大连芯片厂奠基。

大连芯片厂投资总额达到25亿美元。贝瑞特表示，英特尔将助力中国在芯片制造、半导体技术人才培养、信息技术 产业集群以及环保等多方面的发展，树立中国在芯片先进制造这一高科技领域的里程碑。“今天艳阳高照的好天气 ，也预示着英特尔在中国的蓬勃发展。”

据悉，英特尔拥有全球最大的300毫米（12英寸）晶圆工厂网络，大连芯片厂是英特尔在全球第八个、亚洲第一个 300毫米晶圆厂。英特尔大连芯片厂总使用面积163万平方米，内含15万平方米的无尘室，计划采用英特尔先进的 纳米制程工艺，并配合全球主流的300毫米晶圆技术，以完善英特尔在全球的芯片生产网络。大连芯片厂预计在 2010年投产。

大连芯片厂的启动，标志着英特尔在中国的投资总额已经接近40亿美元。此前，英特尔在上海和成都分别设有封装 测试工厂和生产线，并在北京、上海等其他省市建立了研发中心和实验室。

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