基于FPGA的白噪声信号发生器verilog实现,包含testbench和开发板硬件测试

目录

1.课题概述

2.系统测试效果

3.核心程序与模型

4.系统原理简介

5.完整工程文件

1.课题概述

      白噪声信号在通信系统测试、信号处理算法验证、音频处理等领域有着广泛的应用。在许多工程应用中，我们需要高质量的白噪声信号。基于FPGA实现白噪声发生器时，可以利用Matlab强大的数值计算和随机数生成能力，预先生成噪声数据并存储，然后由FPGA读取这些数据输出。这种方案结合了Matlab的灵活性和FPGA的实时性优势。

2.系统测试效果

仿真测试

硬件下载测试

在实际测试过程中，如果你的开发板和我的不一样，可以参考本博客置顶文章进行硬件配置修改：

FPGA系统开发板调试过程不同芯片的移植步骤介绍_紫光fpga移植软核的步骤-CSDN博客

通过这个链接的步骤，可以实现不同开发板上的系统调试。

3.核心程序与模型

版本：vivado2022.2

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2025/06/21 03:19:28
// Design Name: 
// Module Name: tops_hw
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//


module tops_hw(
input             i_clk,
input             i_rst,
output            led

);
 
reg[15:0]cnt;
always @(posedge i_clk or negedge i_rst)
begin
	if(~i_rst)
	begin
    cnt<=16'd0;
	end else
	begin
         if(cnt==16'd5000)
         cnt<=16'd1;
         else
         cnt<=cnt+16'd1;
	end
end


reg[7:0]i_SNR;

always @(posedge i_clk or negedge i_rst)
begin
	if(~i_rst)
	begin
    i_SNR   <=8'd0;
	end else
	begin
         if(cnt==16'd1)
         begin
              if(i_SNR==50)
              i_SNR<=-10;
              else
              i_SNR<=i_SNR+1;
         end
         else
         i_SNR<=i_SNR;
	end
end


wire signed[15:0]o_noise;
AWGN_tops AWGN_tops_u(
.i_clk     (i_clk),
.i_rst     (~i_rst),
.i_SNR     (i_SNR), 
.o_noise   (o_noise)
);  
    
assign led= o_noise[0];
    
ila_0 your_instance_name (
	.clk(i_clk), // input wire clk


	.probe0({
i_SNR,o_noise
	}) // input wire [519:0] probe0
);
    

endmodule
00X6_006m

4.系统原理简介

       白噪声是一种功率谱密度在整个频域内均匀分布的随机信号。其特点是各个频率分量的功率相等，时域上表现为随机的脉冲序列。数学上，白噪声信号x (t)满足以下特性：

均值为零：E [x (t)]=0

自相关函数为狄拉克函数：R (τ)=σ²δ(τ)

功率谱密度为常数：S (f)=σ²

      其中，σ²表示噪声的方差。在实际应用中，我们通常使用离散时间白噪声序列，其功率谱密度在[-fs/2, fs/2]范围内均匀分布，fs为采样频率。

5.完整工程文件

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