DDS compiler(6.0) IP核配置与使用教程

DDS compiler IP核的功能

• 产生高精度、可编程的正弦/余弦波形.
  DDS通过查找表（LUT）和相位累加器，能够在FPGA内部直接合成高精度的正弦波、余弦波等周期信号。输出的波形频率、相位、幅度都可以通过输入参数灵活控制。

• 频率、相位、幅度可动态调节
  可以实时改变输出信号的频率（通过频率控制字）、相位（通过相位偏移）、幅度（通过幅度控制字）。适合做频率扫描、跳频、调制等应用。

• 典型应用场景
  数字下变频（DDC）/上变频（DUC）；软件无线电（SDR）；通信系统中的本振信号（LO）产生；任意波形发生器；调制/解调器。

DDS compiler IP核工作原理

DDS IP核结构 - ① 相位累加器（标记1所示）：每个时钟周期累加一个频率控制字，输出当前的相位值。 - ②LUT查找表（标记2所示）： 用相位值查表，得到对应的正弦/余弦幅值。 - ③抖动产生器和泰勒级数矫正产生模块（标记3所示）：主要用来改善SFDR，两者改善的效果、使用的逻辑资源存在差异。 - ④AXI4接口（标记4所示）：实现相位累加字配置，多通道配置，相位累加器输出和波形数据输出。

DDS compiler IP核port

• s_axis_phase_tdata: AXI-Stream接口上的相位输入；
  ①DDS Compiler有两种可以输入PHASE（相位）的配置方式，但这两种方式不能同时启用（互斥）。
  ②TDATA总线最多有四个字段（PINC、POFF、PHASE_IN、AMP），但这四个字段不可能同时全部出现。
  ③当DDS配置为SIN/COS LUT only模式时，PHASE_IN字段会映射到 s_axis_phase_tdata 这个输入端口。
  ④你可以通过 s_axis_phase_tdata 端口直接输入相位数据，DDS会用这个相位去查LUT，输出对应的正弦/余弦值。
  ⑤HASE_IN字段在总线的最低有效位（LSB）部分，占用的位宽是8的整数倍（即1字节、2字节、3字节……）。
  ⑥如果你的PHASE_IN不是8的整数倍，比如说11位，那么s_axis_phase_tdata会自动扩展到16位（2字节），多出来的高位会被忽略，不影响功能，综合时会被优化掉。
  ⑦管是PINC、POFF都设置为Streaming，还是只有PINC或POFF为Streaming，或者是SIN/COS LUT only模式，只要Phase_Width=11，s_axis_phase_tdata的宽度就是16位，最低11位为有效相位数据，高5位无效。

实际应用举例：

s_axis_phase_tdata数据结构

DDS compiler IP核基础概念

DDS的原理并不复杂，但其中涉及一些正弦波的基础概念的理解。下面对这些概念进行梳理。

一个通用的正弦波函数如下所示：
$$f(t)=sin(\theta )=sin(\omega$$