Arbitrary Waveform Generator Based on FPGA

With the development of the national economy and the progress of society, people are increasingly in need of convenient means of transportation, which has promoted the development of the automobile industry. At the same time, related industries such as automobile engine detection and maintenance have also developed. In automobile engine detection and maintenance, engine computer (Electronic Control Unit-ECU) detection and maintenance is the most critical part. The engine computer controls the engine\'s fuel injection, ignition and exhaust according to the engine\'s crankshaft or camshaft sensor signal. Therefore, when repairing the engine computer, the correct signal must be applied to it. At present, the crankshaft and camshaft sensor signals of many engines are no longer traditional signals such as sine waves and square waves, but a variety of complex waveform signals. In order to provide such signals, this paper studies and designs a low-cost arbitrary waveform generator (Arbitrary Waveform Generator-AWG) that can generate complex waveforms. The arbitrary waveform generator proposed in this paper is based on the principle of direct digital frequency synthesis (Direct Digital Frequency Synthesis-DDFS), adopts a self-designed field programmable gate array (FPGA) solution to realize frequency synthesis, expands the data memory to store the quantized amplitude of the waveform (waveform data), and outputs a signal with adjustable frequency and phase under the control and coordination of the microcontroller unit (MCU). The arbitrary waveform generator is mainly composed of five parts: user control interface, DDFS module, amplification and filtering, microcontroller system and power module. In the design, FPGA chip EPF10K10QC208-4 is used to implement the hardware algorithm of DDFS. Waveform adjustment and filtering are completed by two-stage amplification circuit: the first stage adjusts the D/A output signal; the second stage completes signal filtering and signal amplitude and offset adjustment. The power module uses a three-terminal integrated voltage regulator to convert the voltage value, and uses the polarity conversion chip ICL7660 to achieve positive and negative polarity conversion. Compared with the general analog signal source, the arbitrary waveform generator has the advantages of small output frequency error, high resolution, arbitrary waveform generation, low cost, small size, easy use, stable operation, etc. It is very suitable for the automobile maintenance industry and has a good market prospect.