硬體設計的MBD實踐 DDS

dds（直接數字頻率合成器）在訊號源、測量和通訊中有著非常廣泛的應用，也是硬體設計方法學最喜歡用來演示的例子。

使用mbd（基於模型設計）方法來設計dds是非常簡單的，從模型庫中拽出三個模型：乙個加法器，乙個延時單元，乙個matlab的自定義函式，連線好連線。

編輯matlab自定義函式為計算正弦值

設定乙個頻率輸入值，輸出連線到示波器，執行**，檢視波形正確。

這裡體現了mbd方法學的乙個價值：continuous test and verification。在早期就能做**驗證，盡可能早地發現錯誤。測試和驗證將貫穿設計的全過程，不將錯誤留到最後階段才處理。越是早期的錯誤越到後期就越難定位解決。

在做定點設計之前，先將dds建立為子系統（sub system），這樣頂層就是dds的**驗證平台，子系統是dds設計，做到層次分明。

首先是輸入訊號的定點化，這裡使用了輸入埠模型，它除了定點化處理功能外，還為rtl**生成指明埠名稱為freq。定點屬性設定為』<24,0,u>』，表示總位寬為24位元，整數字寬為0位元，無符號位。定點化處理後面再專題講解，這裡略過。

相位累積的加法器之後使用定點化處理模型，這裡的定點屬性設定為與freq埠相同。上溢位設定為wrap方式，將相位限制在歸一化的[0.0,1.0)範圍內。

正弦波計算在硬體中用查詢表（lut）來實現，正弦波計算模型的之前和之後各使用乙個專門的模型。前置模型只是rtl**生成的需要，對資料來說是直通的；後置模型會對資料進行定點化處理。

lut之前使用定點化處理模型，以限定lut的位址位寬。

最後是輸出埠模型，輸出埠前放置乙個暫存器（單位延遲器），是rtl編碼規範的常規要求。

做完定點設計後再做**，這時不僅要看輸出波形，還需要對dds輸出做頻譜分析，評估諧波效能和訊雜比效能。方法是用「to workspace」模型將dds的輸出匯入到matlab的workspace中，用m語言程式設計做頻譜分析。

dds的電路規模主要由lut的容量決定，簡單的計算公式是:

size=(2^addr_bw)*data_bw

addr_bw是位址位寬，直接影響dds輸出的諧波效能; data_bw是資料位寬，直接影響dds輸出的雜訊基底。電路規模和效能是相互矛盾的，需要妥協和折衷。

可以很容易修改設計中lut的輸入訊號的定點屬性和輸出訊號的定點屬性，通過**獲得不同addr_bw和data_bw設定下的dds輸出頻譜效能。

模型設計環境中的除錯手段遠比rtl**除錯豐富，更容易分析排查錯誤：

這裡展現的mbd方法學價值：design with simulation。設計過程中的**，探索各種可能性，找到電路規模與效能的最佳平衡。