FPGA线上课程平台|最全栈的FPGA学习平台|FPGA工程师认证培训
登录
首页-所有问题-其他-正文

想用FPGA和高速DAC做一个‘任意波形发生器’,在实现高分辨率、高更新率的波形数据实时计算与传输时,如何优化架构以避免数据断流?

电路设计萌新电路设计萌新
其他
2小时前
0
0
1
毕设想做基于FPGA和高速DAC的任意波形发生器,希望输出波形分辨率高(比如14位)、更新率快(百MHz以上)。难点在于,波形数据可能需要实时计算(如DDS生成复杂调制信号)或从外部读取,然后持续不断地送给DAC。如何设计FPGA内部的数据流架构(比如使用大容量BRAM做缓冲、高效的DMA、流水线计算)来确保DAC端永远不会断流?
电路设计萌新

电路设计萌新

这家伙真懒,几个字都不愿写!
11600
分享:
参加‘集成电路创新创业大赛’或类似赛事,做一款‘物联网传感节点芯片’的FPGA原型,在选题和实现上有什么建议?上一篇
2026年,国内在‘存算一体芯片’研发领域,有哪些代表性的初创公司或研究院?这个方向对数字IC设计人才的需求有什么特别之处?下一篇
回答列表总数:5
  • 电子爱好者小张

    电子爱好者小张

    简单说几点关键建议。第一,数据缓冲一定要用真正的双端口Block RAM或FIFO IP,一个端口写,一个端口读,时钟域可以不同。第二,时钟域交叉要小心,特别是如果计算模块和DAC时钟不同源,FIFO的异步复位和标志位(如空/满)需要做同步处理。第三,更新率高,时序约束必须严格,对DAC数据线和时钟线要加正确的时序约束,确保接口稳定。第四,如果从外部存储器(如DDR)读取波形数据,确保存储器接口的带宽远高于DAC数据率,因为DDR访问有延迟和刷新开销。可以考虑使用带缓存的AXI DMA,进行大数据块传输。最后,留出调试接口,比如可以通过ILA(集成逻辑分析仪)监控关键FIFO的深度和空满信号,这是定位断流问题最直接的方法。

    2小时前
  • 单片机新手

    单片机新手

    我做过类似的项目,分享一下我的架构。我用的是Xilinx的FPGA,里面用了两个关键IP:一个是DDS Compiler,用于生成基础波形;另一个是AXI DMA,用于从PS端(处理器系统)的DDR向PL端(可编程逻辑)传输数据。在PL端,我设计了一个数据调度模块。这个模块内部有一个深度较大的FIFO(用Block RAM实现),它接收来自DDS或DMA的数据流。模块的核心逻辑是:始终监控FIFO的数据量,确保它不会低于某个阈值。如果数据源是DDS,就持续使能;如果是从DDR通过DMA传输,则提前发起DMA传输请求,让数据提前到达FIFO等待。关键点是,DAC时钟域的数据读取是最高优先级的,其他所有操作都要为它服务。测试时,一定要用示波器抓DAC的输出,看看有没有毛刺或间断,那可能就是断流的瞬间。

    2小时前
  • 电子工程学生

    电子工程学生

    避免断流,本质是生产(计算/读取)和消费(DAC输出)的速率匹配。百MHz更新率,实时计算DDS可能成为瓶颈。一个优化思路:把波形计算从“实时串行”改为“预计算+流水线”。例如,如果需要复杂的调制波形,不要在每个DAC时钟周期都完整计算一个点。可以提前计算一大段波形,存入Block RAM。同时,计算本身采用多级流水线,即使每个点计算需要多个时钟周期,但流水线填满后,每个周期仍能输出一个结果,只要平均吞吐率满足DAC速率即可。另外,充分利用FPGA的并行性,比如如果波形由多个正弦波叠加,可以并行运行多个DDS核,结果再相加,这样能大幅提升计算能力。

    2小时前
  • 逻辑设计新手

    逻辑设计新手

    从工程实践角度,你得先算清数据带宽。假设14位数据(2字节)、更新率100MHz,那DAC数据需求就是200MB/s。FPGA内部用AXI Stream接口来流动这些数据会很高效。架构上,我推荐:一个负责波形计算(如DDS)的模块,其输出用FIFO缓冲;一个DMA控制器(如果从外部如DDR读数据);最后是一个专用的“DAC数据泵”模块。这个泵模块以DAC时钟运行,它从FIFO中取数据,并保证连续输出。FIFO的深度要足够大,以吸收计算或DMA传输中的短暂延迟或突发。监控FIFO的几乎空(almost_empty)标志,一旦触发,就预警,可以考虑提升计算优先级或降低波形复杂度来避免真的变空。

    2小时前
  • 数字电路学习者

    数字电路学习者

    核心是保证DAC时钟域的数据供给永不间断。你的情况,百MHz以上、14位,数据率很高,实时计算压力大。我建议采用“乒乓缓冲”加“预计算”架构。用两块大容量BRAM(或一块双口RAM分成两块逻辑区域)作为缓冲区。当DAC从缓冲区A读取数据时,FPGA的计算单元(如DDS IP核)或DMA控制器就向缓冲区B写入下一段波形数据。一旦A的数据快读完,就无缝切换到B,同时A被重新填充。这样,只要计算/填充一块缓冲区的时间小于DAC读完另一块缓冲区的时间,就不会断流。关键是要精确设计缓冲区的深度和切换逻辑的时序,切换点要留足安全余量,防止切换瞬间的冲突。

    2小时前
我要回答answer.notCanPublish
回答被采纳奖励100个积分
FPGA线上课程平台|最全栈的FPGA学习平台|FPGA工程师认证培训
请先登录