北理工选修课第十四课 VGA（DDS波形显示）

北理工选修课第十四课  
VGA（DDS波形显示）

从2017年2月27日起，至芯科技承担连续8周的北理工选修课任务，每周4课时。
选修学生为计算机专业大三学生，人数约100人。
在此同步发布上课讲义，谨供参考。

附件为20170413讲义
（北理工选修课第十四课 VGA（DDS波形显示））

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不错，谢谢了

               
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老师，看过您在腾讯课堂的课，现在遇到一些问题，请问可以帮忙看看问题在哪嘛？谢谢 见帖子
请问我这个o_wave为什么没有波形？定义输入是时钟复位和按键，输出数码管显示和VGA观察。谢谢

module top (clk, rst_n, key, r, g, b, sel,seg,hsync, vsync, VGA_CLK, VGA_BLANK, VGA_SYNC);

        input clk, rst_n;
        input [2:0] key;

        output [2:0] sel;
        output [7:0] seg;               
        output [2:0] r, g;
        output [1:0] b;
        output hsync, vsync;
        output VGA_CLK;
        output VGA_BLANK, VGA_SYNC;
       
        assign VGA_BLANK = 1'b1;
        assign VGA_SYNC = 1'b0;
       
        wire [2:0] key_out;
        wire [7:0] rgb;       
        wire [7:0] addr;
        wire [7:0] sine_q, square_q,triangle_q;
        wire [7:0] o_wave;
        wire [23:0] data;

        //parameter T20ms = 800_000;
       
        pll pll(
                        .areset(~rst_n),
                        .inclk0(clk),
                        .c0(VGA_CLK)
                );                // VGA_CLK is 40M clock

        jitter_key k0(
                        .clk(VGA_CLK),
                        .rst_n(rst_n),
                        .key_in(key[0]),
                        .key_out(key_out[0])
                );  

        jitter_key k1(
                        .clk(VGA_CLK),
                        .rst_n(rst_n),
                        .key_in(key[1]),
                        .key_out(key_out[1])
                );  
       
        jitter_key k2(
                        .clk(VGA_CLK),
                        .rst_n(rst_n),
                        .key_in(key[2]),
                        .key_out(key_out[2])
                );  
       
        sin_8x256        sin_8x256_inst (
                        .address ( addr ),
                        .clock ( VGA_CLK ),
                        .q ( sine_q )
                );

        squ_8x256        squ_8x256_inst (
                        .address ( addr ),
                        .clock ( VGA_CLK ),
                        .q ( square_q )
                );
               
        tri_8x256        tri_8x256_inst (
                        .address ( addr ),
                        .clock ( VGA_CLK ),
                        .q ( triangle_q )
                );       

        dds_controller ctrl(
                        .clk(VGA_CLK),
                        .rst_n(rst_n),
                        .key_out(key_out),
                        .addr(addr),
                        .sine_q(sine_q),
                        .square_q(square_q),
                        .triangle_q(triangle_q),
                        .o_wave(o_wave),
                        .data(data)
                );

        seg7 seg7(
                        .clk        (clk),
                        .rst_n(rst_n),
                        .data        (data),
                        .sel        (sel),
                        .seg        (seg)
                );       
               
        vga_dds vga_dds (
                        .clk(VGA_CLK),
                        .rst_n(rst_n),
                        .key_out(key_out),
                        .wave(o_wave),
                        .rgb8(rgb),
                        .hsync(hsync),
                        .vsync(vsync)
                );
       
        rgb8 rgb8 (
                        .rgb8(rgb),
                        .r(r),
                        .g(g),
                        .b(b)
                );

endmodule
下面是tb
`timescale 1ns/1ps

module top_tb;

        reg clk, rst_n;
        reg [2:0] key;
       
        wire [2:0] sel;
        wire [7:0] seg;
        wire [2:0] r, g;
        wire [1:0] b;
        wire hsync, vsync;
        wire VGA_CLK;
        wire VGA_BLANK, VGA_SYNC;

        reg  [7:0] seg_monitor;
       
        top dut (
                        .clk(clk),
                        .rst_n(rst_n),
                        .key(key),
                        .sel(sel),
                        .seg(seg),
                        .r(r),
                        .g(g),
                        .b(b),
                        .hsync(hsync),
                        .vsync(vsync),
                        .VGA_CLK(VGA_CLK),
                        .VGA_BLANK(VGA_BLANK),
                        .VGA_SYNC(VGA_SYNC)
                );
       
        initial
                begin
                        clk = 1;
                        rst_n = 0;
                        key=3'b111;
                        #200.1
                        rst_n = 1;

                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;//key[1]，切换频率
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        /*#28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;*/

                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;//key[2]，切换振幅
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                       
                        #28000 key = 3'b110; #2000 key = 3'b111;//key[0]，切换波形                       
                       
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;//key[1]，切换频率
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        /*#28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;*/

                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;//key[2]，切换振幅
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                       
                        #28000 key = 3'b110; #2000 key = 3'b111;//key[0]，切换波形

                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;//key[1]，切换频率
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        /*#28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;
                        #28000 key = 3'b101; #2000 key = 3'b111;*/

                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;//key[2]，切换振幅
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                        #28000 key = 3'b011; #2000 key = 3'b011;
                       
                        #30_000 $stop;
                end
               
        always #10 clk = ~clk;
       
always @(*)
        begin
                case(seg)
                8'b1100_0000 : seg_monitor = "0" ;//0
                8'b1111_1001 : seg_monitor = "1" ;//1
                8'b1010_0100 : seg_monitor = "2" ;//2
                8'b1011_0000 : seg_monitor = "3" ;//3
                8'b1001_1001 : seg_monitor = "4" ;//4
                8'b1001_0010 : seg_monitor = "5" ;//5
                8'b1000_0010 : seg_monitor = "6" ;//6
                8'b1111_1000 : seg_monitor = "7" ;//7
                8'b1000_0000 : seg_monitor = "8" ;//8
                8'b1001_0000 : seg_monitor = "9" ;//9
                8'b1000_1000 : seg_monitor = "A" ;//A
                8'b1000_0011 : seg_monitor = "b" ;//b
                8'b1100_0110 : seg_monitor = "C" ;//C
                8'b1010_0001 : seg_monitor = "d" ;//d
                8'b1000_0110 : seg_monitor = "E" ;//E
                8'b1000_1110 : seg_monitor = "F" ;//F
                default      : seg_monitor = "X" ;//null
                endcase
        end

endmodule
最后是dds_controller
module        dds_controller(
                                input                wire                                clk,
                                input                wire                                rst_n,
                                input                wire        [2:0]                key_out,
                                input                wire        [7:0]                sine_q,
                                input                wire        [7:0]           square_q,
                                input                wire        [7:0]           triangle_q,
                                output        wire        [7:0]                addr,
                                output        reg        [7:0]                o_wave,
                                output        wire        [23:0]        data
);

parameter                phase                =         8'd64;//初始相位
//parameter                Freq1K        =         107374;// 40Mhz=VGA_clk,频率控制字1k/40Mhz*(2^32)=107374
parameter   Freq500 =  53687;//        40Mhz=VGA_clk,频率控制字500/40Mhz*(2^32)=53687

reg        [3:0]                wave_cnt;//切换波形计数器
reg        [3:0]                fren_cnt;//切换频率计数器
reg        [3:0]                ampl_cnt;//切换振幅计数器
reg        [31:0]   addr_cnt;//相位累加器位数N=32
reg        [31:0]        freq;//构造的输出目标频率
reg        [7:0]                m_wave;//构造的中间波形
//数码管显示       
assign data = {4'hA,wave_cnt,4'hB,fren_cnt,4'hC,ampl_cnt};
//相位累加
always @(posedge clk or negedge rst_n)
                                if(rst_n==1'b0)
                                        begin
                                                addr_cnt[31:24] <= phase;
                                                addr_cnt[23:0]         <= 24'd0;
                                        end
                                else
                                           addr_cnt <= addr_cnt + freq;
                                       
assign addr = addr_cnt[31:24];
//切换波形wave_cnt
always @(posedge clk or negedge rst_n)
                                if(rst_n==1'b0)
                                        wave_cnt <= 4'd0;
                                else if(key_out[0]==1'b0)         
                                        wave_cnt <= wave_cnt;
                                else if(wave_cnt<4'd2)
                                        wave_cnt <= wave_cnt + 4'd1;
                                else
                                        wave_cnt <= 4'd0;
                                         
always @(*)
                                case(wave_cnt)
                                0        :        m_wave        =        sine_q;
                                1        :  m_wave        =        square_q;
                                2        :        m_wave        =        triangle_q;
                                default        :         ;
                        endcase
//切换频率fren_cnt
always @(posedge clk or negedge rst_n)
                                if(rst_n==1'b0)
                                        fren_cnt <= 4'd0;
                                else if(key_out[1]==1'b0)
                                        fren_cnt <= fren_cnt;
                                else if(fren_cnt<10)
                                        fren_cnt <= fren_cnt + 4'd1;
                                else
                                        fren_cnt <= 4'd0;
                                       
always @(*)
                                case(fren_cnt)
                                0 : freq = Freq500 *74;//37Khz
                                1 : freq = Freq500 *75;//37.5Khz
                                /*2 : freq = Freq1K *38;//38Khz
                                3 : freq = Freq1K *38.5;//38.5Khz
                                4 : freq = Freq1K *39;//39Khz
                                5 : freq = Freq1K *39.5;//39.5Khz
                                6 : freq = Freq1K *40;//40Khz
                                7 : freq = Freq1K *35;//35Khz
                                8 : freq = Freq1K *35.5;//35.5Khz
                                9 : freq = Freq1K *36;//36Khz
                                10: freq = Freq1K *36.5;//36.5Khz*/
                                default        :         ;
                        endcase
//切换振幅ampl_cnt
always @(posedge clk or negedge rst_n)
                                if(rst_n==1'b0)
                                        ampl_cnt <= 4'd3;
                                else if(key_out[2]==1'b0)
                                        ampl_cnt <= ampl_cnt;
                                else if(ampl_cnt<3)
                                        ampl_cnt <= ampl_cnt + 4'd1;
                                else
                                        ampl_cnt <= 4'd0;
                                       
always @(*)
                                case(ampl_cnt)
                                0 : o_wave = (m_wave>>2) + 8'd96;//ampl*1/4,middle value=128
                                1 : o_wave = (m_wave>>1) + 8'd64;
                                2 : o_wave = (m_wave>>2) +(m_wave>>1) + 8'd32;
                                3 : o_wave = o_wave;
                                default :  ;
                        endcase
                       
endmodule

yangjie1993 发表于 2018-11-20 22:11
老师，看过您在腾讯课堂的课，现在遇到一些问题，请问可以帮忙看看问题在哪嘛？谢谢 见帖子
请问我这个o_w ...

用仿真来查找问题，o_wave的前一级是m_wave，往前查，看问题究竟出在哪里。
故障定位了，解决问题就好办了。
另外最后面的3： o_wave = o_wave不对，应该是3： o_wave = m_wave。
可以加我微信lcytms详谈。