基于FPGA的FM调制(载波频率、频偏、峰值、DAC输出)-带仿真文件-上板验证正确-二、代码分析

本模块中涉及到fft频谱分析,所以增加了一些端口,fft的按键控制、输出有效、持续、标志等。
本文产生载波频率为50k,频偏3k

1.模块分析

模块输入:时钟、复位、调制信号
模块输出:FM调制信号
载波信号的产生是基于ROM读取进行产生的,深度是1024 宽度是8位。基础时钟是50mhz,所以如果正常读取信号的话,这个频率是50m/1024=48.8khz左右。通过这个基础的变化进行其他频率信号的产生。
本文要产生一个50k的载波信号,因此50k/48.8k=1.024左右,得出来这个系数之后怎么获取频率字?首先这个系数是一个小数,FPGA本身是处理不了小数的,因此我们需要进行放大,本文选择放大2的22次方倍,1.024*2^22=4294967,得到了频率字,同时因为1024和放大倍数,频率字的位宽是10+22=32。
频偏控制,首先确定范围是3k,因此按照上面的方法算出来3k的频率控制字:255852,其次通过调用一个乘法器ip核将调制信号与3k频率字进行想乘,进而得到随调制信号变化的频偏数值,最后将这个频偏数值作用到载波频率上,就完成了FM的调制工作。
本篇文章的大致实现方法参考了:FM调制讲解DDS

module FM_Mod(
	input	clk,
	input	rst_n,
	input  signed	[7:0]	adc_data,
	
	input   key_fft,
    output  reg   last,
    output  reg   s_axis_data_tvalid,
    output  reg   fft_flag,
	
	output	signed  [7:0]	FM_Mod
);

parameter signed Freq_I = 32'd4294967;		//  1.024 * 2的22次方
parameter signed Freq_Word = 20'd255852;	  //  0.061 * 2的22次方
wire	signed	[27:0]	mult_data;             //0.061*adc_data
wire	signed	[20:0]	Freq_Offset;           
reg             [14:0]  count;

 
MULT	b2v_inst6(
	.CLK(clk),
	.A(adc_data),
	.B(Freq_Word),
	.P(mult_data)
);
assign	Freq_Offset = mult_data[27:7];	//移位  除法   2的7次方
 
reg   signed  [31:0] cnt_I;//22+10
wire    [9:0]   addr_I;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n)	begin
		cnt_I <= 0;
	end
	else	begin
	    cnt_I <= cnt_I + Freq_I + Freq_Offset;
	end
end
 
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n)	begin
		fft_flag <= 1'b0;
	end
	else if(key_fft==1'b0)	begin
	    fft_flag <= ~fft_flag;
	end
	else begin
	   fft_flag <= fft_flag;
	end
end

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n)	begin
		count <= 15'd0;
		last <=1'b0;
		s_axis_data_tvalid<=1'b0;
	end
	else if(fft_flag && count<2048)	begin
	    s_axis_data_tvalid <=1'b1;
	    count <= count + 1'b1;
	    last <= 1'b0;
	end
	else if(fft_flag && count==2048)	begin
	    s_axis_data_tvalid= 1'b0;
	    count <= 15'd0;
	    last <=1'b1;
	end
end
 
 
assign  addr_I = cnt_I[31:22] ; //移位  除法   2的16次方
 
ROM	b2v_inst(
	.clka(clk),
	.addra(addr_I),
	.douta(FM_Mod)
);
	
endmodule

2.波形分析

下面是500hz 的调制信号,上面是FM调制完的信号。
3k的频偏对于50k的载波信号来说比较不明显,但是通过观看不同位置的周期能够看出明显差距,通过选取500hz信号的低谷和峰谷测量fm信号周期,能够看出明显的差距。如果需要明显的调制效果,可以将频偏增加。
在这里插入图片描述

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