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原创 小梅哥和你一起深入学习FPGA之mif文件的制作

2017-1-9 17:44 512 0

本文档主要讲解实现一个1024点的16位正弦波数据的生成,并将该数据制作成quartus II使用的mif文件,使用此文件,我们便可以使用FPGA,基于直接数字合成(DDS)原理生成标准的正弦波,即实现信号发生器的功能。小梅哥的DDS实验已经做完,目前还没有进行文档的编写。朋友今天邀请我为他制作一个1024点的16位的正弦波mif文件,实现之后,发现过程中涉及到MATLAB软件、Excel软件、Quartus II软件的使用,每个过程简单,但是步骤较多,因此在这里以文档的方式记录下来,分享给需要的朋友。


首先,打开MATLAB软件,小梅哥这里使用的版本为MATLAB 2012b。新建一个Script文件,操作为File —>New—>Script。在该文件中输入以下内容:


F1=1; %信号的频率


Fs=1024;%采样频率


P1=0;%信号初始相位


N=1023;%采样点数为N+1


t=[0:1/Fs:N/Fs];%采样时刻


ADC=32767;%直流分量


A=32767;%信号幅度


s=Asin(2piF1t + pi*P1/180) + ADC;%生成信号


plot(s);%绘制图形


即可生成我们所需要的数据,其中最后一行为绘制图形,是为了验证我们所生成的数据是否满足要求,不是一定需要。输入完成以后,点击“save and run”按钮,如下图所示。


将文件保存在你自己的路径下面,命一个有意义的名字,这里我暂时保存在桌面,命名为sin16_1024。保存后会弹出如下所示的对话框,选择Add to Path即可。


随后,会弹出如下所示的界面,该界面便是以我们生产的数据为值,t为时间轴绘制出来的波形,从波形可知为标准的正弦波,你也可以通过放大缩小来具体查看几个顶点的值,以确定数据是否在自己预期的范围内。这里,我们直接关掉该界面即可。


这个时候,我们在MATLAB主界面中,右侧的workspace栏中,选中name为s的一项,双击,便可打开该数组的值,如下所示:


将该表格中的所有数据选中(可选中第一个数据,然后将进度条拉到最后一个数据的位置,按下键盘上的shift键,鼠标点击最后一个数据,便可全选了),单击右键,复制即可。然后打开execl软件,选中A1单元格,ctrl+V(粘贴),即可。


在表格中,我们会发现,这些数据是带有2位小数位的,如下图所示:


而我们的mif文件不支持小数,因此需要将这些数据进行四舍五入。四舍五入的方法非常简单我们只需要选中行1(在数字1处点击鼠标左键即可选中),单击鼠标右键,选择设置单元格格式,如下图所示:


在弹出的界面中选中“数字”选项卡,选择“数值”,在“小数位数”处输入0,点击确定,即可。具体如下图所示:


设置完成之后我们再看,发现表格中的数据已经全部被四舍五入了,此时的数据,就是我们可以使用的数据了。如下所示:


此时,我们已经完成了mif文件所需数据的生成工作,我们可以将这个表格文件保存,也可以直接开着,不用关闭就行,因为这个文件只是一个中转。下一步,就是将这些数据生成我们所需要用到的mif文件了。


打开quartus II软件,选择file—>New,在打开的选项卡中,选择Memory Initialization File,点击OK。在弹出的mif文件大小设置选项卡中,设置Number of Words为1024,Word Size为16,点击OK即可,详细如下所示:


此时,就会建立好一个空白的mif文件,其中所有内容均为0,如下图所示:


我们将excel表格中的数据选中(可选中第一个数据,然后将进度条拉到最后一个数据的位置,按下键盘上的shift键,鼠标点击最后一个数据,便可全选了),单击右键,复制即可。然后回到quartus II的mif编辑界面,在mif文件的任意一个数据位置点击鼠标左键,然后按下键盘上的组合键ctrl + A(也就是全选),然后单击鼠标右键,选择paste即可。如下图


此时,我们发现,所有数据便依次存入了相应的地址中,如下图所示:


我们点击quartus II软件界面上的file—>save,选择你需要存储的路径,这里小梅哥暂时存储在桌面上,将文件名命名为sin16_1024,即完成了我们所有的工作。因为小梅哥这里没有创建工程,所以保存完成后quartus II软件会弹出以下界面,问你是否需新建工程,这里小梅哥只是做演示用,不需要新建工程,因此这里选择NO。


最后,附上朋友采用该mif文件生成的正弦波的仿真波形图:


利用此文件,就可以开始你的DDS设计啦。


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