單片機對ad9854的控制

單片機對ad9854的控制

1數(shù)字頻率合成自20世紀30年代末開始，頻率合成技術開始開發(fā)，頻率合成已成為網(wǎng)絡系統(tǒng)中不可或缺的一部分。現(xiàn)在主要包括三種基本技術:(1)直接式頻率合成(DS);(2)鎖相環(huán)式頻率合成(PLL),也叫間接式頻率合成;(3)直接數(shù)字式頻率合成。其中直接式頻率合成的頻率轉(zhuǎn)換速度快,輸出頻帶寬,可達上千兆赫,頻率分辨率可達微赫茲量級,但由于非線性器件引入的雜波成分較多而且很復雜,因此需要大量的濾波器。鎖相環(huán)式頻率合成結(jié)構(gòu)簡單、易于集成、輸出頻帶寬、頻譜純度好,但鎖相環(huán)本身是一個閉環(huán)的反饋系統(tǒng),所以鑒相頻率(頻率分辨率)與頻率轉(zhuǎn)換時間的矛盾難以解決。直接數(shù)字式頻率合成技術(DirectDigitalSynthesis-DDS)采用全數(shù)字技術,是一種新的頻率合成方法。DDS是基于相位的線性性質(zhì)以及相位與幅度的對應關系實現(xiàn)頻率合成的。它由相位累加器,相位幅度轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成。具有頻率分辨率高、穩(wěn)定度高、頻率轉(zhuǎn)換速度快、相位噪聲低等優(yōu)點。能夠很容易地實現(xiàn)PSK和FSK調(diào)制等優(yōu)勢。2集成d/a轉(zhuǎn)換、超高速比較器、4-20倍編程采用AD9854是ADI公司推出的一款單片DDS芯片,具有主要特點:300MHz的內(nèi)部時鐘頻率、FSK,BPSK,PSK,CHIRP,AM等操作模式、兩個集成12位D/A轉(zhuǎn)換、超高速比較器、4-20倍可編程參考時鐘倍乘器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位偏置寄存器、12位幅度調(diào)制和可編程功能等。它采用先進的0.35μm的CMOS工藝,只需要3.3V的電源供應,就可以產(chǎn)生輸出頻率高達150MHz的同步正交信號,平均每秒產(chǎn)生百萬新頻率。輸出的正弦信號經(jīng)過濾波后,可以再通過內(nèi)部比較器轉(zhuǎn)化為方波。其內(nèi)部的幅度、頻率、相位寄存器,可以對輸出信號的幅度、頻率、相位進行控制。3ad9854中一個加標系統(tǒng)設計采用對AD9854進行控制的單片機是凌陽公司的SPCE061A,它是一款16位的微處理器,CPU的時鐘頻率可達0.32MHz-49.152MHz,32K字的閃存,2K字的工作靜態(tài)存儲器,總共有32位的I/O端口,分為16位的IOA口和16位的IOB口,每個口都可以單獨地進行輸入輸出設置。但是這款單片機不具有其他單片機的讀寫時序控制引腳,因此在對AD9854的控制中,需要單獨拿出一個引腳作為讀寫時序引腳。由圖1所示,要對其進行控制,首先要搭建好其外部電路,根據(jù)我們的實驗要求,將REFCLKB腳接上電源,實行單端輸入方式。再將S/PSELECT管腳設置為1,采用并行輸入輸出方式。搭建好外部電路后,開始對AD9854的I/Oupdate信號進行設置,對信號控制是否正確關系著AD9854是否能正常工作。I/Oupdate信號是為了將操作輸入的數(shù)據(jù)從I/O口緩沖寄存器轉(zhuǎn)移到DDS的核心寄存器中而產(chǎn)生的一個由低到高的上升沿。這個信號可以從外部提供,也可以由內(nèi)部產(chǎn)生。當此信號由外部提供時,我們應將控制寄存器中的INT/EXTUpdateClk位設置為0,此時內(nèi)部的系統(tǒng)時鐘將會與之同步以防止程序寄存器中的數(shù)據(jù)部分的轉(zhuǎn)移而造成程序執(zhí)行錯誤。如要內(nèi)部自行產(chǎn)生,則要將INT/EXTUpdateClk位設置為1,此時默認的I/OUpdate信號的周期為65×(SYSTEMCLOCKPERIOD×2)。同樣內(nèi)部產(chǎn)生的I/Oupdate信號也可以由32位的UpdatedClock寄存器(地址為16-19)控制,信號的周期公式是(N+1)×(SYSTEMCLOCKPERIOD×2),其中SYSTEMCLOCKPERIOD是1/SYSTEMCLOCK,N是需要往32位寄存器中輸入的數(shù)值,它的適用范圍是1至(232-1)。I/OUpdate信號的高電平的持續(xù)時間是8個時鐘周期。接下來,對AD9854中的內(nèi)部的40個寄存器進行設置。其中地址為1D-20的寄存器為32位的控制寄存器,分別對工作模式,比較器,輸出幅度,系統(tǒng)時鐘等進行了控制。首先,對地址為1D的寄存器進行設置,此寄存器主要控制比較器開關和各個輸出通路的開關。在實驗中,沒有使用到比較器,而且要求各個通路都有輸出,因此1D地址的控制寄存器保持默認值10h。地址為1E的寄存器主要控制芯片內(nèi)部PLL倍乘器的開關以及倍乘器倍數(shù)。在實驗中,對AD9854的外部使用20MHz的晶振作為振蕩源,并將系統(tǒng)工作時鐘設定為200MHz,因此要將1E寄存器中的PLLRange位設置為1,由于用到了AD9854的內(nèi)部PLL倍乘器,所以BypassPLL位設置為0,倍乘器倍數(shù)應設置為10,因此1E地址的控制器中的內(nèi)容應為4Ah。地址為1F的控制寄存器主要控制芯片的工作模式以及I/Oupdate的內(nèi)外部方式,我們采用的仍然是single-tone模式,而且用的也是內(nèi)部產(chǎn)生I/Oupdate信號,因此寄存器采用的是默認值01h。地址為20的控制寄存器主要是對輸出波形幅值的控制以及在串行輸入輸出時的一些設置。在實驗中,我們采用的是并行輸入輸出方式,因此對串行的一些設置都默認為0。對于幅值的設置,如果是要AD9854內(nèi)部產(chǎn)生幅值,則OSKEN位設置為0,OSKINT位設置為1。如果是通過專門的幅值寄存器對輸出幅值進行調(diào)控,則OSKEN位設置為1,OSKINT位設置為0。實驗中,仍然將此控制寄存器的內(nèi)容設置為默認值20h,通過專門的幅值寄存器對輸出幅值進行調(diào)節(jié)。設置完控制寄存器后,我們再對頻率寄存器,幅度寄存器,相位寄存器進行設置。芯片中共有兩個頻率寄存器,兩個相位寄存器。由于我們采用的Single-Tone模式,因此我們只用PhaseAdjust1和FrequencyTuningWord1這兩個寄存器。PhaseAdjust寄存器是對產(chǎn)生的波形的相位進行控制,地址為00和01,它是一個14位的寄存器,因此產(chǎn)生的波形的相位具有14位的精度。FrequencyTuningWord寄存器是對波形的頻率進行控制,地址為04至09,它的精度為48位,因此我們需要往里面輸入48位的頻率控制字,頻率控制字的計算公式是:FTW=(DesiredOutputFrequency×2N)/SYSCLK。其中N是相位累加器的分辨率,我們在此取48,算出來的頻率控制字是一個十進制數(shù)字,因此要把它轉(zhuǎn)化為48位的二進制數(shù)。通過此寄存器控制的頻率范圍可從0至1/2的SYSCLK。SYSCLK是芯片的系統(tǒng)時鐘。對幅度進行控制的寄存器是地址為21至24的OutputShapeKeyI和OutputShapeKeyQ,它們都是12位的寄存器。在AD9854進行讀寫操作時,重要的問題是要注意它的讀寫時序,在實驗中,我們未對AD9854進行讀操作,所以下面只介紹了寫操作的時序。由2圖所示,在進行寫操作時,可將地址和數(shù)據(jù)同時寫入,在WR引腳接收到一個高電平后,數(shù)據(jù)和地址被寫入。具體的寫程序語句如下:*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x1e4a;*P_IOB_Data=0x0000;這條指令是對地址為1e的控制寄存器進行寫操作,單片機的IOB0口連接到AD9854的WR引腳。4系統(tǒng)程序設置為了更好的說明16位處理器對AD9854的控制,這里寫了一個程序:#defineP_IOA_Data(volatileunsignedint*)0x7000#defineP_IOA_Buffer(volatileunsignedint*)0x7001#defineP_IOA_Dir(volatileunsignedint*)0x7002#defineP_IOA_Attrib(volatileunsignedint*)0x7003#defineP_IOB_Data(volatileunsignedint*)0x7005#defineP_IOB_Buffer(volatileunsignedint*)0x7006#defineP_IOB_Dir(volatileunsignedint*)0x7007#defineP_IOB_Attrib(volatileunsignedint*)0x7008#defineP_SystemClock(volatileunsignedint*)0x7013#defineP_WatchDog_Clear(volatileunsignedint*)0x7012//對單片機I/O地址設置voidmain(){*P_IOA_Dir=0xffff;*P_IOA_Attrib=0xffff;*P_IOA_Data=0x0000;*P_IOB_Dir=0xffff;*P_IOB_Attrib=0xffff;*P_IOB_Data=0x0000;//對單片機I/O口的屬性進行操作*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x1600;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x1700;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x1807;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x19CF;*P_IOB_Data=0x0000;//對update信號周期的設置*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x1d10;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x1e0a;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x1f01;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x2020;*P_IOB_Data=0x0000;//對控制寄存器的設置*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x210f;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x22ff;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x230f;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x24ff;*P_IOB_Data=0x0000;//幅度控制*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x0400;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x05ff;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x06ff;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x07ff;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x08ff;*P_IOB_Data=0x0000;*P_IOB_Data=0x0001;*P_IOA_Data=0x09ff;*P_IOB_Data=0x0000;//頻率控制while(1){*P_WatchDog_Clear=0x0001;}}程序中,將update信號的周期設置為20μs,得出的控制字為000007CF。將頻率控制寄存器中寫入00ffffffffff,此數(shù)字轉(zhuǎn)換成十進制為1099511627775,代入到頻率控制字的計算公式中得出可以得到781.25kHz的頻率。用示波器進行測量觀察,得到圖3波形:由觀察到的波形可以看出,update信號的周期為20μs,輸出波形的頻率為782.9kHz,與初始設定值相一致,可知,實驗程序是正確的。5模式2,或達到2個控制位wr的操作凌陽16位單片機可以單獨對每個引腳進行輸入輸出的設置,因此即使它沒有專門的讀寫時序引腳,一樣