ADDA测试实验#
实验Vivado工程为“an108_adda_hdmi_test”。
本实验练习使用ADC和DAC，实验中使用的ADDA模块型号为AN108，ADC最大采样率32Mhz，精度为8位，DAC最大采样率125Mhz，精度为8位。实验中用DAC输出正弦波，然后使用ADC采集并把波形在HDMI显示器显示。
ADDA模块
实验预期结果
硬件介绍#
数模转换（DA）电路#
如硬件结构图所示，DA电路由高速DA芯片、7阶巴特沃斯低通滤波器、幅度调节电路和信号输出接口组成。
我们使用的高速DA芯片是AD公司推出的AD9708。AD9708是8位，125MSPS的DA转换芯片，内置1.2V参考电压，差分电流输出。芯片内部结构图如下图所示
AD9708芯片差分输出以后，为了防止噪声干扰，电路中接入了7阶巴特沃斯低通滤波器，带宽为40MHz，频率响应如下图所示
滤波器参数如下图所示
滤波器之后，我们使用了2片高性能145MHz带宽的运放AD8056，实现差分变单端，以及幅度调节等功能，使整个电路性能得到了最大限度的提升。幅度调节，使用的是5K的电位器，最终的输出范围是-5V~5V（10Vpp）。
注：由于电路器的精度不是很精确，最终的输出有一定误差，有可能波形幅度不能达到10Vpp，也有可能出现波形削顶等问题，这些都属正常情况。
模数转换（AD）电路#
如硬件结构图中所示，AD电路由高速AD芯片、衰减电路和信号输入接口组成。
我们使用的高速AD芯片是由AD公司推出的8位，最大采样率32MSPS的AD9280芯片。内部结构图如下图所示
根据下图的配置，我们将AD电压输入范围设置为：0V~2V
在信号进入AD芯片之前，我们用一片AD8056芯片构建了衰减电路，接口的输入范围是-5V~+5V(10Vpp)。衰减以后，输入范围满足AD芯片的输入范围（0~2V）。转换公式如下：
当输入信号Vin=5(V)的时候，输入到AD的信号Vad=2(V)；
当输入信号Vin=-5(V)的时候，输入到AD的信号Vad=0(V)；
程序设计#
本实验程序设计跟AN706波形显示实验基本类似，只是ADDA模块是单通道的AD，这里只是一路采集波形的叠加。另外FPGA通过ROM IP产生正弦波数据输出到DA芯片进行DA转换，产生正选波模拟信号，用户只有用BNC线把模块的AD和DA端口连接起来就形成环路。这样HDMI显示器上显示的就是DA正选波的信号了。
ad9280_sample模块主要完成ad9280的AD 8位数据采集和转换，每次采集1280个数据，然后等待一段时间再继续采集下次的1280个数据。
信号名称 |
方向 |
宽度 (bit) |
说明 |
|---|---|---|---|
adc_clk |
in |
1 |
adc系统时钟 |
rst |
in |
1 |
异步复位，高复位 |
adc_data |
in |
8 |
ADC数据输入 |
adc_buf_wr |
out |
1 |
ADC数据写使能 |
adc_buf_addr |
out |
12 |
ADC数据写地址 |
adc_buf_data |
out |
8 |
无符号8位ADC数据 |
ad9280_sample模块端口
grid_display模块主要完成视频图像的网格线叠加，本实验将彩条视频输入，然后叠加一个网格后输出， 这一块网格区域提供给后面的波形显示模块使用，这个网格区域是位于显示器水平方向（从左到右）从9到1018，垂直方向（从上到下）从9到308的视频显示位置。
信号名称 |
方向 |
宽度 (bit) |
说明 |
|---|---|---|---|
pclk |
in |
1 |
像素时钟 |
rst_n |
in |
1 |
异步复位，低电平复位 |
i_hs |
in |
1 |
视频行同步输入 |
i_vs |
in |
1 |
视频场同步输入 |
i_de |
in |
1 |
视频数据有效输入 |
i_data |
in |
24 |
视频数据输入 |
o_hs |
out |
1 |
带网格视频行同步输出 |
o_vs |
out |
1 |
带网格视频场同步输出 |
o_de |
out |
1 |
带网格视频数据有效输出 |
o_data |
out |
24 |
带网格视频数据输出 |
grid_display模块端口
wav_display显示模块主要是完成波形数据的叠加显示，模块内含有一个双口ram，写端口是由ADC采集模块写入，读端口是显示模块。在网格显示区域有效的时候，每行显示都会读取RAM中存储的AD数据值，跟Y坐标比较来判断显示波形或者不显示。
信号名称 |
方向 |
宽度 (bit) |
说明 |
|---|---|---|---|
pclk |
in |
1 |
像素时钟 |
rst_n |
in |
1 |
异步复位，低电平复位 |
wave_color |
in |
24 |
波形颜色，rgb |
adc_clk |
in |
1 |
adc模块时钟 |
adc_buf_wr |
in |
1 |
adc数据写使能 |
adc_buf_addr |
in |
12 |
adc数据写地址 |
adc_buf_data |
in |
8 |
adc数据，无符号数 |
i_hs |
in |
1 |
视频行同步输入 |
i_vs |
in |
1 |
视频场同步输入 |
i_de |
in |
1 |
视频数据有效输入 |
i_data |
in |
24 |
视频数据输入 |
o_hs |
out |
1 |
带网格视频行同步输出 |
o_vs |
out |
1 |
带网格视频场同步输出 |
o_de |
out |
1 |
带网格视频数据有效输出 |
o_data |
out |
24 |
带网格视频数据输出 |
wav_display模块端口
timing_gen_xy模块为其它模块的子模块，完成视频图像的坐标生成，x坐标，从左到右增大，y坐标从上到下增大。
信号名称 |
方向 |
宽度 (bit) |
说明 |
|---|---|---|---|
clk |
in |
1 |
系统时钟 |
rst_n |
in |
1 |
异步复位，低电平复位 |
i_hs |
in |
1 |
视频行同步输入 |
i_vs |
in |
1 |
视频场同步输入 |
i_de |
in |
1 |
视频数据有效输入 |
i_data |
in |
24 |
视频数据输入 |
o_hs |
out |
1 |
视频行同步输出 |
o_vs |
out |
1 |
视频场同步输出 |
o_de |
out |
1 |
视频数据有效输出 |
o_data |
out |
24 |
视频数据输出 |
x |
out |
12 |
坐标x输出 |
y |
out |
12 |
坐标y输出 |
timing_gen_xy模块端口
另外在本例程中添加了一个ROM IP模块，需要对ROM IP初始化数据。这里仅介绍如何使用波形数据生成工具，在软件工具及驱动文件夹下找到工具，其图标如下所示：
双击.exe打开工具，打开界面如下：
可以根据需要自选波形，本例程中选择正弦波，数据长度和位宽保持默认
点击保存按钮，将生成的数据文件保存到工程目录文件下（注意保存的文件类型）：
保存后出现如下对话框表示保存成功，点击确定后关闭工具
将 .coe文件保存到生成的Rom IP核中即可，这里不再重复介绍
实验现象#
连接AN108的DAC输入到信号发生器的输出，这里使用的是专用屏蔽线，如果使用其他线可能会有较大干扰。
AN108连接示意图
J11扩展口
调节信号发生的频率和幅度，AN108输入范围-5V-5V，为了便于观察波形数据，建议信号输入频率200Khz到1Mhz。观察显示器输出，红色波形为ADC输入、黄色网格最上面横线代表5V，最下面横线代表-5V，中间横线代表0V，每个竖线间隔是10个采样点。