AD9959 FPGA驱动开发：实现全通道FPA自由调控与任意FPGA移植

ad9959 fpga驱动，所有通道FPA，频率相位幅度独立可调，可移植到任意型号fpga

最近在研究AD9959的FPGA驱动开发，还真有不少收获，今天就来和大家分享下。AD9959是一款高性能的直接数字频率合成器（DDS），如果能把它和FPGA结合起来，那实现频率、相位和幅度（也就是FPA）独立可调可就太酷了，而且还能移植到任意型号FPGA，这扩展性简直无敌。

实现原理

AD9959内部有多个寄存器，通过对这些寄存器写入不同的值，就能实现对各通道频率、相位和幅度的控制。要实现频率独立可调，就得操作频率控制字寄存器（FTW）。比如说，要设置频率为$f$，系统时钟为$f_{sys}$，那FTW的计算公式就是：

\[FTW = \frac{f \times 2^{32}}{f_{sys}}\]

ad9959 fpga驱动，所有通道FPA，频率相位幅度独立可调，可移植到任意型号fpga

相位控制则通过相位控制字寄存器（PTW），幅度控制就是调整幅度控制字寄存器（ATW）。

代码实现

以Verilog代码为例，先定义一些参数：

module ad9959_control ( input wire clk, // FPGA系统时钟 input wire rst, // 复位信号 // 频率、相位、幅度设置输入 input wire [31:0] freq_word_ch0, input wire [11:0] phase_word_ch0, input wire [10:0] amp_word_ch0, // 其他通道类似... output reg [15:0] ad9959_data, output reg ad9959_wr, output reg ad9959_cs ); // 状态机状态定义 typedef enum reg [2:0] { IDLE = 3'b000, WRITE_FREQ_CH0 = 3'b001, WRITE_PHASE_CH0 = 3'b010, WRITE_AMP_CH0 = 3'b011, // 其他通道状态类似... DONE = 3'b111 } state_t; state_t current_state, next_state;

上面代码定义了模块ad9959_control，输入信号包含时钟、复位以及各通道频率、相位、幅度设置数据。输出信号是AD9959的数据、写信号和片选信号。还定义了一个状态机，用来有序地向AD9959写入不同的控制字。

接着是状态机的实现部分：

always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) current_state <= IDLE; else current_state <= next_state; end always @(*) begin next_state = current_state; ad9959_data = 16'b0; ad9959_wr = 1'b0; ad9959_cs = 1'b1; case (current_state) IDLE: begin ad9959_cs = 1'b0; next_state = WRITE_FREQ_CH0; end WRITE_FREQ_CH0: begin ad9959_data = {4'b0000, freq_word_ch0[31:24]}; ad9959_wr = 1'b1; next_state = WRITE_PHASE_CH0; end WRITE_PHASE_CH0: begin ad9959_data = {4'b0010, phase_word_ch0}; ad9959_wr = 1'b1; next_state = WRITE_AMP_CH0; end WRITE_AMP_CH0: begin ad9959_data = {4'b0100, amp_word_ch0}; ad9959_wr = 1'b1; next_state = DONE; end DONE: begin ad9959_cs = 1'b1; next_state = IDLE; end endcase end endmodule

在这个状态机里，从IDLE状态开始，先拉低片选信号，进入WRITEFREQCH0状态时，把频率控制字的高8位写入AD9959。之后依次写入相位和幅度控制字。完成后进入DONE状态，拉高片选信号，然后回到IDLE状态，等待下一次设置。

可移植性

要实现可移植到任意型号FPGA，关键在于代码的通用性。尽量避免使用特定FPGA型号的专属资源和语法。像上面的Verilog代码，用的都是基础的逻辑和状态机写法，无论是Xilinx还是Altera的FPGA，只要能支持Verilog语言，基本都能直接用。顶多在约束文件里根据不同FPGA调整一下引脚映射就好啦。

总结一下，通过合理的代码设计，我们实现了AD9959各通道频率、相位和幅度的独立可调，并且保证了代码的可移植性，这对于各种基于AD9959的项目来说，无疑是个很实用的基础。希望这篇文章能给正在研究相关内容的小伙伴们一些启发。