ZYNQ之高速AD/DA验证实验 |
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ZYNQ之高速AD/DA验证实验
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文章目录
前言一、ADDA模块介绍二、添加ROM IP核三、添加ILA IP核四、编写测试程序五、管脚分配六、连接开发板测试总结
前言
本实验是高速AD/DA验证实验，将使用高速DA芯片实现数模转换，产生正弦波模拟电压信号，并通过高速AD芯片将模拟信号转换成数字信号。本实验用到的硬件是黑金AX7020开发板和与其配套的ADDA模块——AN108。 一、ADDA模块介绍本实验中使用的ADDA模块型号为AN108，该模块如下图所示。 这部分的细节可以参考博文：ZYNQ之FPGA 片内ROM读写测试实验。 首先创建一个名为adda_test的工程，新工程汇总的界面如下图所示，点击Finish即可完成创建。 ILA下各栏目的设置如下图所示。 这里设置两个探针，分别用来监测ad的数据和da的数据。 新建名为adda_test的Verilog文件，依次按照下图中标注的序号进行即可。 同样的方法新建名为da_wave_send.v的文件并写入如下代码。 //本代码来自正点原子 module da_wave_send( input clk , //时钟 input rst_n , //复位信号，低电平有效 input [7:0] rd_data, //ROM读出的数据 output reg [7:0] rd_addr, //读ROM地址 //DA芯片接口 output da_clk , //DA(AD9708)驱动时钟,最大支持125Mhz时钟 output [7:0] da_data //输出给DA的数据 ); //parameter 频率调节控制 parameter FREQ_ADJ = 8'd5; //频率调节,FREQ_ADJ的值越大,最终输出的频率越低,范围0~255 //reg define reg [7:0] freq_cnt ; //频率调节计数器 //数据rd_data是在clk的上升沿更新的，所以DA芯片在clk的下降沿锁存数据是稳定的时刻 //而DA实际上在da_clk的上升沿锁存数据,所以时钟取反,这样clk的下降沿相当于da_clk的上升沿 assign da_clk = ~clk; assign da_data = rd_data; //将读到的ROM数据赋值给DA数据端口 //频率调节计数器 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(rst_n == 1'b0) freq_cnt |
其中，ADC的最大采样率为32MHz，精度为8位，DAC的最大采样率为125MHz，精度也为8位。 该ADDA模块不管是AD IN口还是DA OUT口都是通过BNC接口与外界连接的。 AN108的硬件结构图如下图所示。 
DA电路由高速DA芯片AD9708、7阶巴特沃斯低通滤波器、幅度调节电路和信号输出接口组成。高速DA芯片AD9708是8位，125MSPS的DA转换芯片，内置1.2V参考电压，差分电流输出。AD9708芯片差分输出以后，为了防止噪声干扰，电路中接入了7阶巴特沃斯低通滤波器，其带宽为40MHz。在滤波器之后，连接了2片高性能的145MHz带宽的运放AD8056，以实现差分变单端、幅度调节等功能，从而使得整个电路性能得到最大限度的提升，幅度调节使用的是5K的电位器，因此最终的输出范围是-5V—5V，即10Vpp。 需要注意的是，由于电路器的精度不是很精确，最终的输出有一定误差，有可能波形幅度不能达到10Vpp，也有可能出现波形削顶等问题，这些都属正常情况。 AD电路由高速AD芯片AD9280、衰减电路和信号输入接口组成。高速DA芯片AD9280是8位，32MSPS的AD转换芯片。在信号进入芯片AD9280之前，使用一片AD8056芯片构建衰减电路，接口的输入范围是-5V至5V，通过衰减电路以后，输入范围满足AD芯片的输入范围，即0~2V，相应的转换公式如下。 
黑金7020开发板与ADDA模块的连接如下图所示，开发板排针的1脚2脚和39脚40脚都在开发板上标出来了，ADDA模块的1脚2脚也在ADDA模块上标注出来了，由于AN108是34脚，而开发板的排针是40脚，因此要注意不要插反，先将ADDA模块的1脚2脚和开发板的1脚2脚口对齐，再依次从上至下插入即可。 
在本次实验中，将正弦波的波形数据存储在ROM中，这是因为实验中并不需要写数据（如果需要，就要用RAM），然后通过读取ROM中的数据，继而发送给DA转换芯片即可。 首先打开波形数据生成器，选择数据长度为256，数据位宽为8，选择正弦波生成，然后点击保存。 
将该文件最好保存在工程目录下，选择保存的格式为.coe。 如果没有波形数据生成器，可以点此下载。 接着来创建ROM IP核，将其命名为rom_256x8b，各栏目的设置如下图所示。 Basic栏目设置。 
Port A Options栏目设置。 
Other Options栏目下，选择加载初始文件，就是上面保存的.coe文件。 
探针位数的设置如下图所示。 
在新建好的adda_test.v文件中写入如下代码。【本文地址】
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