ROM 波形 DA 输出控制 FPGA 设计 Verilog Quartus

名称：ROM 波形 DA 输出控制 FPGA 设计 Verilog Quartus

软件：Quartus

语言：Verilog

开发板/平台：Cyclone IV FPGA开发板

功能介绍

本设计实现了基于 FPGA ROM 的波形读取与 DA 输出控制功能，使用 Verilog 编写，在 Quartus 工程中完成综合、编译与管脚分配。系统通过触摸按键触发输出流程，从片内 ROM 中读取预存波形数据，并将 8 位数据送至 DA 接口，同时输出 DA 驱动时钟与控制方波信号。 工程适合用于学习 FPGA 波形发生、ROM IP 调用、并行 DA 芯片驱动、按键触发控制以及顶层模块集成。顶层模块 ROM_wave_da 将触摸控制、ROM 读数据和 DA 波形发送三个部分连接起来，结构直观，便于二次修改波形表、调整输出节奏或扩展更多控制方式。 该设计面向 Cyclone IV FPGA 开发板验证场景，外部 DA 接口代码注释中标注为 AD9708 驱动时钟与 8 位数据输出，适合作为 FPGA 控制 DA 输出激励信号、测试信号或基础波形发生实验的参考工程。

运行环境

开发语言：Verilog。 开发软件：Quartus。 目标验证平台：Cyclone IV FPGA 开发板。 顶层模块：ROM_wave_da。 主要工程文件包含 Quartus 工程配置、管脚分配、时序约束、Verilog RTL 源码以及 ROM IP 相关文件。

设计思路

系统以 ROM_wave_da 为顶层模块，围绕“触摸触发、ROM 存储波形、DA 并行输出”的流程组织逻辑。50MHz 系统时钟作为主时钟输入，复位信号用于初始化各功能模块，触摸按键经过控制模块处理后产生开始信号 start_en，使后级波形发送模块进入数据输出过程。 波形数据预先存放在 ROM 中，顶层通过 rd_addr 访问 ROM 地址，通过 rd_data 获得对应的 8 位波形采样值。这样可以把波形数据与发送时序分离，后续需要更换波形时，主要调整 ROM 初始化数据或 ROM IP 配置即可，整体控制结构保持清晰。 激励信号模块 da_wave_send 根据开始信号读取 ROM 数据，并输出 DA 驱动时钟 da_clk 与 8 位 stimulate 数据，面向 AD9708 类并行 DA 接口。touch_ctrl 模块同时输出 ctrl 控制信号，代码注释中标明该控制信号为 250kHz 方波、2us 高电平，可作为外部电路同步或控制用途。

模块结构

顶层模块：ROM_wave_da，负责连接系统时钟、复位、触摸按键、ROM 读端口、DA 输出端口和控制信号输出。 控制模块：touch_ctrl，用于处理触摸按键输入，产生 start_en 开始信号，并输出 ctrl 控制方波。 波形发送模块：da_wave_send，根据 start_en 读取 ROM 数据，产生 ROM 地址 rd_addr，并输出 da_clk 与 8 位 DA 数据 stimulate。 采集相关模块：ad_wave_rec，用于工程中的 AD 波形接收相关逻辑参考。 存储模块：rom_32、rom_256x8b，用于存放波形采样数据，工程当前顶层例化 rom_32，保留了 rom_256x8b 的替换接口示例。

开发板验证

工程已结合 Cyclone IV FPGA 开发板进行验证，配套管脚分配用于完成系统时钟、复位、触摸按键、DA 时钟、8 位 DA 数据输出以及控制信号等端口映射。开发板运行时可通过触摸按键触发波形输出流程，控制信号端输出固定节奏方波，DA 数据端按照 ROM 读出的波形数据进行输出，适合用于 FPGA 驱动外部 DA 芯片产生激励波形的实验验证。

演示视频

演示视频展示了工程在开发板上的运行效果，可用于查看触摸按键触发、控制信号输出以及 DA 波形数据输出的整体工作过程。

仿真图/仿真说明/设计文档图片

设计文档内容覆盖工程文件、程序文件、程序编译、RTL 图、管脚分配、Testbench、整体仿真图、控制信号模块、ROM 模块和激励信号模块等部分。仿真说明可用于理解顶层连接关系、各子模块职责以及 ROM 读数到 DA 输出的时序流程。

部分代码

以下展示顶层模块 ROM_wave_da 的部分代码，完整源码请下载压缩包查看。

module ROM_wave_da(
    input                 sys_clk     ,  //系统时钟50MHz
    input                 sys_rst_n   ,  //系统复位，低电平有效
	 
	 input                 touch_key   ,  //触摸按键
    //DA芯片接口
    output                da_clk      ,  //DA(AD9708)驱动时钟,最大支持125Mhz时钟
    output    [7:0]       stimulate   ,  //输出给DA的数据
    
	 output                ctrl         //控制信号输出--250kHz的方波(2us高电平)
	  
);
wire      start_en;
//wire define 
wire      [4:0]    rd_addr;              //ROM读地址
wire      [7:0]    rd_data;              //ROM读出的数据
//*****************************************************
//**                    main code
//*****************************************************

//控制信号模块
touch_ctrl i_touch_ctrl(
   . sys_clk  (sys_clk  ),      //时钟信号50Mhz
   . sys_rst_n(sys_rst_n),    //复位信号
   . touch_key(touch_key),    //触摸按键 
	. ctrl     (ctrl)    , //输出控制信号（方波）
   . start_en (start_en)    //开始信号
);

//ROM存储波形
rom_32	rom_32_inst (
	.address ( rd_addr ),
	.clock ( sys_clk ),
	.q ( rd_data )
	);


//rom_256x8b  u_rom(
//    .address    (rd_addr),
//    .clock      (sys_clk),
//    .q          (rd_data)
//    );


//激励信号模块
da_wave_send u_da_wave_send(
    .clk         (sys_clk), 
    .rst_n       (sys_rst_n),
	 .start_en    (start_en),
    .rd_data     (rd_data),
    .rd_address  (rd_addr),
    .da_clk      (da_clk),  
    .da_data     (stimulate)
    );
   

endmodule

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