FPGA实战（48）：基于FPGA的Gardner位定时同步NCO模块设计与实现

一、模块功能概述NCO（数控振荡器）在Gardner定时同步环中承担两个任务：产生插值使能信号o_sels，告诉内插器何时进行一次插值；同时输出分数间隔o_uk，告诉内插器插值点位于哪两个采样点之间。这两个信号缺一不可，内插器拿到o_sels才知道动作，拿到o_uk才知道怎么插。模块接口如下：端口方向位宽说明i_clkinput1系统时钟i_rstinput1异步复位i_wkinput16频率控制字，来自环路滤波器o_selsoutput1插值使能脉冲o_ukoutput16分数间隔，Q14格式o_resetoutput1符号周期脉冲二、参数与定点格式parameter P_Q0 = 16'd14745; // 0.9*2^14 parameter P_OFFSET = 16'd16384; // 2^14 parameter P_THRESHOLD = 16'd50;采用Q14定点格式，P_OFFSET = 16384对应数值1.0。P_Q0是相位寄存器复位值，设为0.9使启动后很快产生第一个插值脉冲，不用等太久。P_THRESHOLD = 50对应约0.003，用于检测uk是否接近零值。三、相位累加器设计assign w_wtmps = r_q_0 - i_wk; assign w_cond = (r_q_0 i_wk); assign w_next_q = w_cond ? w_wtmps : (P_OFFSET + w_wtmps);相位寄存器r_q_0在每个时钟周期减去i_wk，这是递减累加器。判断r_q_0 i_wk：成立说明没有跨过零点，直接相减；不成立说明减完会小于0，需要加上P_OFFSET做回绕，保持相位在[0, 1)区间。w_cond同时作为插值使能的原始信号——相位回绕意味着NCO溢出了，此时应该输出一个插值点。assign w_next_sels = w_cond;w_next_sels的值正是w_cond，打一拍输出为o_sels。四、分数间隔uk的计算assign w_next_uk = w_cond ? ro_o_uk : (2 * r_q_0);uk的计算是这里最需要注意的地方。正常情况下uk保持不变（