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--- book_excise_pulse_generator [2020/11/01 14:24]
gongyu
+++ book_excise_pulse_generator [2021/08/17 16:50] (当前版本)
zili
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-### 脉冲发生器实验
+## 脉冲发生器实验
-#### 1. 实验内容
+### 1. 实验内容
-本实验设计一个可变频率和可变占空比的方波，要求可以通过控制按键和开关来改变方波的频率和占空比，开关控制要求表71如所示。
+本实验设计一个可变频率和可变占空比的方波，要求可以通过控制按键和开关来改变方波的频率和占空比，开关控制要求表7-1如所示。\\
+<WRAP centeralign>
+**表7 1  脉冲发生器开关控制要求**
+</WRAP>
 |SW3 SW2 SW1|频率|
 |000|2分频，50/2 MHz|
@@ 行 16: / 行 19: @@
 |1|0|1:8|
 |1|1|3:8|
+\\
+\\
+### 2. 实验原理
+首先介绍占空比的概念，占空比指在一串理想的脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。在图72所示的波形中，占空比等于t/T。例如，脉冲宽度10μs，信号周期40μs的脉冲序列占空比为0.25。\\
+{{ :图7-2_占空比的定义.png |图7-2  占空比的定义}}
+<WRAP centeralign>
+图7-2  占空比的定义
+</WRAP>
-#### 2. 实验原理
+方波一般通过对一个高频的脉冲信号进行分频来生成。分频比指方波的周期和高频信号周期之间的比例关系，通过控制分频比来实现不同频率的方波。例如，开发系统上的时钟是50MHz,如果要生成10MHz的方波，则分频比为5。根据输入时钟及要输出的方波的频率计算出分频比，通过计数器的值来控制输出方波的频率。对于一定频率的方波，通过另一个计数器来控制占空比。例如，时钟是50MHz，要求生成一频率为10MHz，占空比为1/5的方波，那么分频比为5，方波的周期为5个时钟周期，正脉冲的持续时间为1个时钟周期（图7-3）。
-首先介绍占空比的概念，占空比指在一串理想的脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。在图72所示的波形中，占空比等于t/T。例如，脉冲宽度10μs，信号周期40μs的脉冲序列占空比为0.25。
+{{ :图7-3.png |图7-3  频率为10MHz，占空比为1/5的方波}}
+<WRAP centeralign>
+图7-3  频率为10MHz，占空比为1/5的方波
+</WRAP>
-图72  占空比的定义
+\\
+\\
-方波一般通过对一个高频的脉冲信号进行分频来生成。分频比指方波的周期和高频信号周期之间的比例关系，通过控制分频比来实现不同频率的方波。例如，开发系统上的时钟是50MHz,如果要生成10MHz的方波，则分频比为5。根据输入时钟及要输出的方波的频率计算出分频比，通过计数器的值来控制输出方波的频率。对于一定频率的方波，通过另一个计数器来控制占空比。例如，时钟是50MHz，要求生成一频率为10MHz，占空比为1/5的方波，那么分频比为5，方波的周期为5个时钟周期，正脉冲的持续时间为1个时钟周期（图73）。
+### 3. 程序设计
-图73  频率为10MHz，占空比为1/5的方波
-#### 3. 程序设计
 输入输出信号
 程序有4个输入信号和1个输出信号：
-input		clk,reset;		//时钟和复位信号，时钟为50MHz。
+<code verilog>
-input		[4:0]I1;			//SW5、SW4、SW3、SW2和SW1输入，用于控制分频比。
+input		clk,reset;	//时钟和复位信号，时钟为50MHz。
-input		[2:0]I2;			//SW8、SW7和SW6输入，用于控制占空比。
+input		[4:0]I1;	//SW5、SW4、SW3、SW2和SW1输入，用于控制分频比。
-output		clkout;			//方波输出。
+input		[2:0]I2;	//SW8、SW7和SW6输入，用于控制占空比。
+output		clkout;		//方波输出。
+</code>
 主要寄存器
+<code verilog>
 Division：分频比。根据SW5到SW1来决定分频比：
 always @* begin
@@ 行 46: / 行 60: @@
 endcase
 		end
+</code>
 pulse: 正脉冲的时钟周期数，根据占空比决定正脉冲时钟周期数：
-正脉冲时钟周期数＝分频比*占空比
+正脉冲时钟周期数 ＝ 分频比 * 占空比
+<code verilog>
 always @* begin
 		case( I2 )
@@ 行 54: / 行 71: @@
 'b011: pulse = division*3/8;  // 占空比：3/8
 			default: pulse = division/2;   // 占空比：1/2
-endcase
+                endcase
-			end
+end
+</code>
 ）方波生成
+<code verilog>
 always @ (posedge clk or negedge reset)	begin
 		if( !reset )	begin		// 复位
@@ 行 71: / 行 91: @@
 					clkout <= 1;	// 当counter为0时，输出信号为1。
 				else if ( count >= pulse )
-					clkout <= 0; 	// 当counter大于正脉冲时钟周期数时，
+					clkout <= 0; 	// 当counter大于正脉冲时周期数时，输出信号为0。
-//输出信号为0。
 		end
 		end
+</code>
 从上述代码可以看出，正脉冲的宽度至少为一个时钟周期。如果分频比为2，占空比为1/4,则正脉冲时钟周期为2×1/4=1/2，非整数时钟周期脉冲宽度是无法实现，所以正脉冲时钟周期数为1。
+\\
+\\
+### 4. 仿真结果
+用Modelsim对程序进行仿真，仿真文件为test_pulse.v。图 74为仿真结果，Squ_wave为输出方波。I=000时，占空比为1/2；dvd=00000时，分频比为2；dvd=00001时，分频比为4。\\
+{{ :图7-4.png |图 7-4 方波发生器仿真结果}}
+<WRAP centeralign>
+图 7-4 方波发生器仿真结果
+</WRAP>
+把程序下载到开发系统上，用SignalTap逻辑分析仪观察输出的波形。I1和I2分别控制分频比和占空比，Clkout为方波输出。图75为当分频比为16、占空比为1/4是的方波输出结果。\\
+{{ :图7-5.png |图7-5  分频比为16，占空比为1/4时的方波输出}}
+<WRAP centeralign>
+图7-5  分频比为16，占空比为1/4时的方波输出
+</WRAP>
+图7-6为当分频比为16、占空比为3/8时的方波输出结果。
+{{ :图7-6.png |图7-6  分频比为16，占空比为1/4时的方波输出}}
+<WRAP centeralign>
+图7-6  分频比为16，占空比为1/4时的方波输出
+</WRAP>
-#### 4. 仿真结果
+\\
-用Modelsim对程序进行仿真，仿真文件为test_pulse.v。图 74为仿真结果，Squ_wave为输出方波。I=000时，占空比为1/2；dvd=00000时，分频比为2；dvd=00001时，分频比为4。
+\\
+### 5. 演示程序文件说明
-图 74  方波发生器仿真结果
-把程序下载到开发系统上，用SignalTap逻辑分析仪观察输出的波形。I1和I2分别控制分频比和占空比，Clkout为方波输出。图75为当分频比为16、占空比为1/4是的方波输出结果。
-图75  分频比为16，占空比为1/4时的方波输出
-图76为当分频比为16、占空比为3/8时的方波输出结果。
-图76  分频比为16，占空比为1/4时的方波输出
-#### 5. 演示程序文件说明
 |文件名|功能|
-|Pulse_gen.v|主程序|
+|PulseGen.v|主程序|
-|Test_pulse.v|Modelsim仿真程序|
+|TestPulse.v|Modelsim仿真程序|
-|Pulsesim.mpf|ModelSim仿真工程|
+|PulseSim.mpf|ModelSim仿真工程|
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-#### 6. 演示程序使用
+### 6. 演示程序使用
-演示设备：核心网、扩展板。
+  演示设备：核心网、扩展板。
-演示方法：把程序下载到开发系统上后，由扩展板的{SW3,SW2,SW1}控制分频比，{SW7,SW6}控制占空比，通过SignalTap观测输出。核心板上的reset键为复位键。
+  演示方法：把程序下载到开发系统上后，由扩展板的{SW3,SW2,SW1}控制分频比，{SW7,SW6}控制占空比，通过SignalTap观测输出。核心板上的reset键为复位键。
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