1. 引言

学习如何在Vivado中使用CORDIC IP实现数控振荡器(NCO) !

本教程将引导您在FPGA上创建数字正弦和余弦波发生器。

你将学习:

•NCO组件如何协同工作-从频率控制字(FCW)到相位累加器和CORDIC IP

•提示提取正弦/余弦值和控制波的频率

2. 设计框图

这个框图代表了一个数控振荡器(NCO)，它被用来产生一个频率可变的数字正弦波。NCO的主要组成部分是：频率控制字(FCW)、相位累加器和CORDIC IP。

Vivado.png中CORDIC NCO的框图

•频率控制字(FCW - N位)：

•FCW是控制产生的正弦波频率的输入值。

•为了增加正弦波的频率，增加FCW。对于较慢的正弦波，减小FCW。

•相位累加器:

•相位累加器是NCO的核心。它通过在每个时钟周期将FCW添加到其当前值来累积相位。

•相位累加器的输出表示正弦波的当前相位。

•该相位值持续增加，当达到π时，累加器将其重置为−π。

相位累加器输出增加到π，然后休息到-π。锯齿波的斜率取决于fw

•相位累加器产生一个相位斜坡信号，其值范围从−π到π。该阶段的阶跃增量由FCW决定。

3. CORDIC块:

CORDIC（坐标旋转数字计算机）块是NCO中的核心计算单元。它的作用是将相位累加器输出的相位值（角度），实时地、高效地计算并输出对应的正弦（sin）和余弦（cos）值。

你可以把它想象成一个“超级计算器”：

1. 输入：一个代表角度的数字（例如，0、π/4、π/2 等），这个角度来自相位累加器。
2. 核心算法：CORDIC采用一种巧妙的迭代算法，仅通过移位（>>）和加法（+）这两种硬件极易实现的简单操作，来逼近复杂的三角函数计算。这使其非常适合在FPGA中实现，无需昂贵的乘法器或查找表。
3. 输出：两个数字，分别代表输入角度的正弦值（sin）和余弦值（cos）。这两个输出就是最终的数字正弦波和余弦波的采样点。

简单来说：相位累加器告诉你“现在波形走到哪个角度了”，CORDIC块则负责回答“在这个角度上，正弦波和余弦波的幅度是多少”。