使用MATLAB一键制作mif文件

　　本文档主要讲解实现一个16384（2^14）点的14位正弦波数据mif格式文件的生成，使用此文件，我们便可以在FPGA上基于直接数字合成（DDS）原理生成标准的正弦波，即实现信号发生器的功能。关于DDS原理的相关内容，请参考由北航出版社出版的《FPGA自学笔记——设计与验证》一书第六章第6.2节—— “双通道幅频相可调DDS信号发生器” 一节的内容。

　　在很早之前，我曾编写过一个生成1024点16位正弦波mif文件的方法，不过那时候我的matlab技术还特别特别菜（现在也很菜），只是在matlab中简单的实现了正弦波数据的生成，关于四舍五入取整以及mif文件的最终生成，我用了excel和quartus两个软件经过了复杂的操作才最终完成。如今，自己都对那种方法没有了耐心，刚好新做的一个双通道14位高速DAC模块在做DDS实验时需要用到14位的mif数据，因此今天对matlab的脚本文件重新编写了下，实现了仅通过Matlab就可以一键生成mif文件的功能。

　　首先，打开MATLAB软件，小梅哥这里使用的版本为MATLAB 2012b。新建一个Script文件，操作为File —>New—>Script。在该文件中输入以下内容：

F1=1; %信号的频率
Fs=2^14;%采样频率
P1=0;%信号初始相位
N=2^14;%采样点数为N
t=[0:1/Fs:(N-1)/Fs];%采样时刻
ADC=2^13 - 1;%直流分量
A=2^13;%信号幅度
s=A*sin(2*pi*F1*t + pi*P1/180) + ADC;%生成信号
plot(s);%绘制图形
fild = fopen('d:/sin14bit_16384.mif','wt');%创建mif文件
%写入mif文件文件头
fprintf(fild, '%s\n','WIDTH=14;');%位宽
fprintf(fild, '%s\n\n','DEPTH=16384;');%深度
fprintf(fild, '%s\n','ADDRESS_RADIX=UNS;');%地址格式
fprintf(fild, '%s\n\n','DATA_RADIX=HEX;');%数据格式
fprintf(fild, '%s\t','CONTENT');%地址
fprintf(fild, '%s\n','BEGIN');%
for i = 1:N
    s2(i) = round(s(i));    %对小数四舍五入以取整
    if s2(i) <0     %强制将负1置0，
        s2(i) = 0
    end
    % addr    :    data;
    fprintf(fild, '\t%g\t',i-1);%地址，从0开始编码
    fprintf(fild, '%s\t',':');
    fprintf(fild, '%x',s2(i));
    fprintf(fild, '%s\n',';');
end

　　

　　用户如果想自己生成其他深度和位宽的数据，只需要对应修改采样频率（Fs）、采样点数（N）、直流分量（ADC）和信号幅度（A）即可。

　　保存文件，点击运行按钮，即可生成我们所需要的正弦波数据，并在电脑的D盘根目录生成一个名为“sin14bit_16384 .mif”的文件。

　　随后，会弹出如下图1所示的界面，该界面便是以我们生产的数据为值，t为时间轴绘制出来的波形，从波形可知为标准的正弦波，你也可以通过放大缩小来具体查看几个顶点的值，以确定数据是否在自己预期的范围内。这里，我们直接关掉该界面即可。

下图2为使用该文件配合我们的ACM9767模块设计的DDS信号发生器系统，输出频率为3.448Mhz（随机设置的一个值），通过示波器的FFT功能可以看到，谐波量并不大。

小梅哥

2018年3月31日星期六