1、 TOC o 1-5 h z 引言2設計目的3設計要求3總體設計41硬件部分4數模轉換操作的應用基礎4AD7303簡介5應用AD7303的DAOfe路設計6軟件部分8程序流程圖8在CCS成開發(fā)環(huán)境下新建工程9在Simulator環(huán)境下觀察信號的時域及FFTMagnitude波形11程序清單15調試部分23硬件調試23軟件調試24SCI串行數據傳輸25總結27參考文獻28引言隨著運算機技術的飛速進展，對信號發(fā)生器波形的要求愈來愈高。目前，經常使用信號發(fā)生器大部份是由模擬電路組成，當這種模擬信號發(fā)生器用于低頻輸出時，由于需要較大的RC值，致使參數準確度難以保證，且造成體積和功耗偏大，而數字式波形發(fā)

2、生器，因其輸出幅值穩(wěn)固、輸出頻率持續(xù)可調的優(yōu)勢，已慢慢取代了模擬電路信號發(fā)生器。由于其運算速度高，系統集成度強的優(yōu)勢，能夠設計基于DSP的正弦信號發(fā)生器，該發(fā)生器實時性強、可擴展性好、波形精度高、可調劑頻率和幅度、穩(wěn)固性好、用途普遍，各方面均優(yōu)于模擬信號發(fā)生器和數字信號發(fā)生器。因此，本文提出了一種基于TMS320F2812勺正弦信號發(fā)生器的設計方式。本文提出了一種基于TMS320F281秋現正弦信號發(fā)生器的設計原理與方式，介紹了所設計的正弦信號發(fā)生器硬件電路結構和軟件程序流程圖。在CCSF發(fā)環(huán)境下，成立了正弦信號發(fā)生器的陳或許編寫工程。通過導入加載程序，在PC機上利用軟件仿真將正弦波形顯示出來

3、。結合DS唾件特性，通過D/A轉換器取得設定參數的正弦波形輸出，達到設計目的。該信號發(fā)生器彌補了通常信號儀發(fā)生器模式固定，波形不可編程的缺點，其具有實時性強，波形精度高，可方便調劑頻率和幅度、穩(wěn)固性好等優(yōu)勢。論述了基于TMS320F2812DSP現信號的設計原理和實現方式,詳細介紹了所設計的信號發(fā)生器的硬件電路結構和程序設計流程圖。該信號發(fā)生器能夠產生任意復雜的波形,且信號的幅度和頻率全數由DSP程序操縱，易于修改，彌補了通常信號發(fā)生器模式固定、波形不可編程和精度低的不足。另外，還運用了DSP勺外部并行16位FLASHY導裝載設計方式，通過在線FLASH程，使得所設計的DSP目標系統成為一個獨

4、立的脫機運行系統，靈活性大大增強，利用也加倍方便。二設計目的在CCS成開發(fā)環(huán)境下，通過編寫的TMS320F281利用串行外設接口SPI的驅動程序，設定128個采樣點，編譯調試成功以后，將該程序加載到PC機里面。通過Simulator軟件仿真環(huán)境，把程序里面的正弦信號的波形顯示出來。利用硬件仿真器將程序燒在硬件F2812芯片里面，通過示波器來顯示正弦信號，并觀看兩個輸出口的波形和穩(wěn)固性。最后在模轉換的大體操作的基礎上，設計基于數模轉換芯片AD7303的正弦信號發(fā)生電路。再結合串行通信接口SCI,在硬件芯片和PC機之間進行數據的傳輸。三設計要求編寫串行外設接口SPI的驅動程序;編譯運行程序，加載程

5、序于PC機內和硬件F2812芯片里面；了解數模轉換的大體操作，設計基于數模轉換芯片AD7303的正弦信號發(fā)生電路；編寫TMS320F281利用SPI接口驅動AD7303a出正弦信號波形的應用程序。利用硬件芯片F2812來實現PC機與硬件之間的數據傳輸。四整體設計4、1硬件部份數模轉換操作的應用基礎DAC是最大體最重要的混合信號構建模塊，具輸出能夠是單端，也能夠是差分；器件能夠是單極性，也能夠是雙極性的；DAC勺傳遞函數是線性的，也能夠是非線性的。實際傳遞函數與理想傳遞函數的擬合度能夠用DAC勺積分非線性或INL來描述，通常有兩種表達方式：一種是端點方式。另一種是最正確直線的方式。即便是簡單的2

6、-轉換器那樣并非呈現微分非線性誤差的轉換器也都有INL誤差，而且那個誤差還會阻礙到雜散和失真的性能。數模轉換器，又稱D/A轉換器，簡稱DAC它是把數字量轉變成模擬的器件。D/A轉換器大體上由4個部份組成，即權電阻網絡、運算放大器、基準電源和模擬開關。模數轉換器中一樣都要用到數模轉換器，模數轉換器即A/D轉換器，簡稱ADC它是把持續(xù)的模擬信號轉變成離散的數字信號的器件。利用專用的數模轉換芯片，能夠實現將數字信號轉換成模擬量輸出的功能。在EXPIV型實驗箱上，利用的是AD730激模芯片，它能夠實現同時轉換2路模擬信號數出，并有8位精度，DA轉換日t刻1.2ws。具操縱方式較為簡單：第一將需要轉換的

7、數值及操縱指令同時通過SPI總線傳送到AD7303上相應寄放器，通過一個時刻延遲，轉換后的模擬量就從AD730輸出引腳輸出。數模轉換器的大體工作原理確實是將輸入的二進制數字量轉換城模擬量，以電壓或電流的形式輸出。D/A轉換器實質上是一個譯碼器。一樣經常使用的線性D/A轉換器輸出電壓和輸入數字量之間是成正比關系的。將輸入的每一名二進制代碼按其權值大小轉換成相應的模擬量，然后將代表列位的模擬量相加，那么所得的總模擬量就與數字量成正比，如此便實現了從數字量到模擬量的轉換。數字量與模擬量的轉換如下表：Digital InputMSB-, LSB 11111111 Jill 1110 1000 0001

8、 1000 0000 oin mi 0000 600】 onao ooooTableLBinaryCodeTableforDACAnalogOutput2x255256xVV2x254/256xVrhpV2x129256xVrefVVrefV2x127256xVhefV2xV(#256V0VAD7303簡介AD7303是一款雙通道、8位電壓輸出DAC采納+2.7V至+5.5V單電源供電。它內置片內周密輸出緩沖，能夠實現軌到軌輸出擺幅。這款器件采納多功能三線式串行接口，能夠以最高30MHz勺時鐘速度工作，并與QSPkSPI、MICROWIRE數字信號處置器接口標準兼容。串行輸入寄放器為16位，其

9、中8位用作DAC勺數據位，其余8位組成一個操縱寄放器。移位寄放器中的數據能夠在移位脈沖作用下一次逐位右移或左移，數據既能夠并行輸入、并行輸出，也能夠串行輸入、串行輸出，還能夠并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。DBIS(MSB)DUO(LS&)XLD-PR-五BCR0|DMDH6DMDF4rB3口RR1D豆CcincwlBiis|-DataBiis-輸入移位寄放器BitLocatioiiMueiisronkDescriptionDB15INTEXTSeleLtsbetweeninternjiLandreferenc-e.DB14XUncomniinedbit.LDAC

10、LnsdDACbitJr：rsynchrn-ousupdatenfDACDutpubi.DB12PDEPower-dowiiDACB.IMPDApDw(*r-dlTiDACA-DB10SbAddressbittoselecteiiherDACAorDACB.口刖CRlConitrc?!Biit1usedinconjwncrionwithCROtoimpknnentthevariousdatahadingfiincrionDB6CROCoriiErwlBl(0usedincti-njuncEiunwithCR1tu【mplsium(hed昌gIgdi口gfimcti-iMis.DB7DBODse

11、iThesebitscontainthedatausedtcupdatetheoutputoftheDACs.DB7ktheMSBandDEOtheLSBufihc8-bnword.CONTROLBITSLIMG不HCR1enoFuiKtinnImplemented0X00BothDA.Cregistersloadedfromshiftregister.0001UpdateDACAinputreRjsterfromshiftr-eister.0101UpdateDACBinpurregisterfromshiftregister.0D10UpdateDACADACregisterfrnminp

12、utregi-rcr-01L0Update1DACBDACregisterfrotnia)pucregisEer.0011UpdateDACADACrcgiiterfinoms-hiftregister.01J1UpdaieDACBDACregiscerfrom疝】iftr-eiMer.10XXbxidDACAinpuiregisterfromshiftrcgjsier日口dupdatebothDACAaridDACBDACreiiteni.11XXLoadDACBinputregisterfromshiftigisierandupdareburhDACAandDACBDACregisttni

13、ouTpuEs,.AD7303輸入移位寄放器位概念及設置方式應用AD7303的DACfe路設計AD7303采納的是+2.7V至+5.5V的單電源供電。本課程設計頂用的是+3.3V。但在波形中可達+5.5V。AD7303的DAC電路設計的進程中，用到了運算放大器，電阻，電容等。在電路設計時，應注意運算放大器的連接和模擬地的接通。還運用U12和串行外設接口SPI來連接。有兩個輸出OUTAf口OUTB具體的AD7303的電路連接設計如以下圖所示:SFISTESFISIMQ STICLFAD7303電路設計A/D7303具體的工作流程如以下圖所示，從以下圖咱們能夠看出，當寄放器接收到外部的時鐘信號以后

14、，在十六位的移位寄放器里面自動的將十六位分為高八位的數據寄放器和低八位的操縱寄放器。將這十六位的數據別離送入到輸入寄放器和DAC寄放器里面。通過DAC勺A和B通道以后，再通過電流電壓轉換器，有通道A和B輸出來。這確實是A/D7303的工作流程。4.2軟件部份程序流程圖在CC藻成開發(fā)環(huán)境下新建工程雙擊桌面的CC圖標才T開CCS勺運行環(huán)境，顯現了一個運行界面。點擊Project下New新建一個工程，新建工程后編寫串行外設接口SPI的驅動程序。該程序是采樣128個點，利用FOR1環(huán)輸出正弦信號的波形。依照DS皿程的一樣步驟，對各個函數和變量進行聲明，對各個寄放器進行初始化。并對各個寄放器設置相應的值

15、。還有對主函數，子函數的編寫，和子函數的正確挪用。如以下圖1為新建工程后編寫的串行外設接口SPI的驅動程序的界面。圖2為添加斷點以后的程序運行到斷點位置的界面。圖3為給整個程序添加驅動程序的界面。圖4為在Debug下調試的界面圖1/F212DeviceSLMulator/CPU-2Ss(SxM.ula.torJCddeCoHLpasczStadao-.|.)b|XfiEdit：MFrojeci怔皿蕓FyofilrQELOptionTaoLfL3F及105ffindcwHtlp爆裁n臼/匡E3回1I_I供n電md/iltsai|_|InclldjeIILihzi+s-ljJWiMlKjo嶼；國D

16、SraizJleEau：IEF291x_G1b1mJ,7ns耀IjCRsC卜WH5TZ8Jx_TltVeMm例ht了uLu:三DSP2aiH_5pL3,fiS3Kyst：.EKUIiplt!_20LJ_Y1IEP2Bljt_EflatSra_j_Z)F?ei2jtrsp_B*n_?DFIeVisw4Bc?okmariscurve1ibdarta&ikHifDifi00:八將班據打也成I從移位寄存器毛1|5式B數福音且用數據書存器同時更新A和B兩個的信產廠curvesi0 x2500;for(;)1fcr(p-O；p128pi+)k將數據寫入Eivmnm*/Spioeg,5PITK3UF=cur

17、vel(p*delay();|將數據寫入網073口亞/SpiaRegs.SPITX3Uf=curv$2|p；delay();LHJCErrors.,Wirmny&f0Reiuerk.-H|盹kJMessages/CPUKd.TETFor打11沖6工T1|ln99Cal1|mFViFrftj*ctELfilesrojeelsgEzuple.ZBliI-IImpendent1IESF/B1O5C.FlGeneratedLJIncludeIILibrai-its-：曰jSource固D5F231%.DSP261x.國DSP261X.囪Dsrasix.固usrwix.畫口寫麗X.因DSP201JI.,

18、Exanp1白r總DSF281xJ(s：力F261Z_EzD51breakpoints.?roljPoints.EgSLcpLit0T8StepOyerStejiOu.tflOShift十FTT5cjHaltShift+FSAnimateRunFrsaT1ZRuntoCcirsorC-trl+710S士tFCtCursorMultipleOpextion.PTHAssemblSourceSteppingk就取tCFU運g七型tPIGoNai.itbesetQmid,atorpi7.MLwaysConnecta1tStartupTaskLewslDetugging,.ealtimeMade工通口

19、當PrefilerGELOptionT*olsDSF/BIOS在Simulator環(huán)境下觀看信號的時域及FFTMagnitude波形在將工程新建后，把串行通信接口SPI的驅動程序鍵入后，進行編譯，運行無誤后。在FILE下LoadProgram加載程序到PC機。再通過調試和運行，和斷點的設置。在View下Graph選擇時域。彈出對話框，設置相應的參數，如以下圖：口GraphPropertyDialog圖5對應的輸出的正弦信號波形如以下圖:圖6在GraphPropertyDialog的對話框中，StartAddress的地址是Curve。因為Curve是曲線上的取樣點組成的數組，數組的名稱也即是數

20、組的起始地址。DSP勺數據類型是十六位的無符號數。幅度能夠自動的調劑，也能夠自己來設定。這和Autoscale的ONOFF有關。Q-value表示的是量標，取0時，幅度最大255（自己設定值時）；而若是取1時，幅度最大值減半。從其對應的波形能夠明白，波形的曲線有明顯的斷層。這和取的樣值點數少有關，取值多時，能夠使得曲線更接近實際情形。但不能超過256,因為在程序中的寄放器用的是十六位的。超過了256,就會溢出，造成波形的嚴峻失真。（若是量標值是2,那么其幅度確實是原先的1/4）具體的設定值情形如下圖7:FQGraphPropertyDialogEDiEplayTypeSingleTime國1隊

21、GraphTitleGraphicalDisplayStartAddresscurveFaeeEatacquisitionBufftrSize12H1DiEplayDataSize12SDSFEataType16-tituii.sigit.eJ.integeirQ-valne1SamplingRat(Hm1PlotData.FromL&E七toRightLsft-ebiLDitkDisplayIAntoEcoleOnDCValue0融wmDiEplayOnTimeDisplayUnitv墓I圖7對應的輸出正弦信號波形如下圖8:圖8在View下選Graph,選擇頻域FFTMagnitude。在接

22、下來顯現的對話框里設定相應的參數值，與時域的情形類似，其設定情形如下面的界面所示：其對應的頻域波形如下面的界面所示:圖10一樣，與時域的參數設置類似，若是將Q-value量標值改成1,頻率的值也將是原先的一樣。從信號的時域和頻域的波形能夠看出，它的時域的幅值和頻域的幅值是符合時刻與頻率的函數關系的程序清單在SPI驅動程序的基礎上，需要添加功能函數。scia_loopback_init(void),scia_fifo_init(void),scia_xmit(inta)。設置GPIO寄放器組的位是0X003F,如止匕設置I/O口是SCI和SPI口。初始化SCI的寄放器scia_fifo_init

23、,scia_loopback_init()。在程序里加入FOR循環(huán)，輸出曲線的圖形。因為通過計算波特率是9600,因此波特率寄放器的設置值是01E7。應該注意在程序的開始聲明了函數，因爾后面應該有對應的子函數。在加入了串口SCI程序以后的總程序如下：文件名稱:;*適用平臺:DSP專家4實驗箱;*CPU類型:DSPTMS320F2812;*軟件環(huán)境:CCS2.20（2000系列）;*接線說明：一、F2812CP版的JUMP的2和3腳短接，JUMP2勺和2腳短接；*二、實驗箱底板的開關K9撥到右邊，選擇CPU2.；*測試現象：設置好CCS勺環(huán)境，打開本工程，編譯、下載、運行。；*利用示波器觀看實驗

24、箱DA單元的二號孔輸出1有正弦波輸出。*/文件*#includeDSP281x_Device.h/DSP281xHeaderfileIncludeFile#includeDSP281x_Examples.h/DSP281xExamplesIncludeFile#includeunsignedintcurve128;unsignedintcurve1128;unsignedintcurve2128;/Prototypestatementsforfunctionsfoundwithinthisfile.voidspi_init(void);voiddelay(void);voidscia_loop

25、back_init(void);voidscia_fifo_init(void);voidscia_xmit(inta);voidmain(void)inti,p,data,j;/Step1.InitializeSystemControl:/PLL,WatchDog,enablePeripheralClocks/ThisexamplefunctionisfoundintheDSP281x_SysCtrl.cfile.InitSysCtrl();/Step2.InitalizeGPIO:/ThisexamplefunctionisfoundintheDSP281x_Gpio.cfileand/i

26、llustrateshowtosettheGPIOtoitsdefaultstate./InitGpio();/Skippedforthisexample/SetuponlytheGPI/OonlyforSPIfunctionalityEALLOW;=0 x003F;/SelectGPIOstobeSPIpins/PortFMUX-x000000000001111EDIS;/Step3.ClearallinterruptsandinitializePIEvectortable:/DisableCPUinterruptsDINT;/InitializePIEcontrolregisterstot

27、heirdefaultstate./ThedefaultstateisallPIEinterruptsdisabledandflags/arecleared./ThisfunctionisfoundintheDSP281x_PieCtrl.cfile.InitPieCtrl();/DisableCPUinterruptsandclearallCPUinterruptflags:IER=0 x0000;IFR=0 x0000;/InitializethePIEvectortablewithpointerstotheshellInterrupt/ServiceRoutines(ISR)./This

28、willpopulatetheentiretable,eveniftheinterrupt/isnotusedinthisexample.Thisisusefulfordebugpurposes./TheshellISRroutinesarefoundinDSP281x_DefaultIsr.c./ThisfunctionisfoundinDSP281x_PieVect.c.InitPieVectTable();/Step4.InitializealltheDevicePeripherals:/This/InitPeripherals();/Notrequiredforthisexample/

29、spi_fifo_init();/InitializetheSpiFIFOspi_init();/initSPIscia_loopback_init();scia_fifo_init();for(i=0;i128;i+)/*產生128個點的正弦信號波形*/data=(int)(127.5*(1+sin(2*pi*i/127);curvei=data;/*將數據打包成“從移位寄放器到DACA數據寄放器*/curve1i=data&0 x00ff|0 x0100;/*將數據打包成“從移位寄放器到DAC吸據寄放器且用數據寄放器同時更新A和B兩個DA的值*/curve2i=data&0 x00ff|0

30、 x2500;for(j=0;j128;j+)scia_xmit(curvei);while(!=1)for(;)for(p=0;p128;p+)/*將數據寫入AD7303*/=curve1p;delay();/*將數據寫入AD7303*/=curve2p;delay();voidspi_init()=0;/ResetSCI=0 x000F;/Reseton,risingedge,16-bitcharbitsnormal=0 x000E;/Enablemastermode,phase,=0 x0080;/enabletalk,andSPIintdisabled.=0 x0000;/Baudra

31、te;=1;/Setsobreakpointsdontdisturbxmission=1;/EnableSPIvoiddelay(void)/延時子程序unsignedintk;for(k=0;k50;k+);voidscia_xmit(inta)=a;voidscia_loopback_init()=0 x0007;SciaRegs.SCICTL1.all=0 x0003;SciaRegs.SCICTL2.bit.TXINTENA=1;SciaRegs.SCICTL2.bit.RXBKINTENA=1;=0X0001;=0X00E7;=1;SciaRegs.SCICTL1.all=0 x00

32、23;)voidscia_fifo_init()(=0 xE040;=0 x204f;=0 x0;)=/Nomore.4.3調試部份硬件調試連接硬件電路部份，示波器的連線一個接模擬地，一個接輸出端口OUT俄輸出端口OUT2電源接3.3V。各個部份連接完成以后，將程序通過仿真器燒錄到F2812芯片里面。通過Debug下的GoMain使程序運行到主函數。調劑示波器，讓信號從輸出口CH儕口CH前出來，比較其成效和穩(wěn)固性。因大部份前置主機的US睢口的電流驅動能力不夠，一樣利用后置的USB口。軟件調試把程序編譯以后，確保無誤，進行軟件的調試。程序里curve1i=data&0 x00ff|0 x0100

33、;curve2i=data&0 x00ff|0 x2500;是超級重要的。0 x00ff是保留了移位寄放器的低八位，0 x0100設置了高八位。對應的作用是從移位寄放器更新DAC的A端。0 x2500是設置高八位，作用是從移位寄放器下載DAC勺A輸入端，同時更新DAC勺A和B輸出端。在Debug下的GoMain使得程序從主程序開始運行。這盡管不阻礙實驗的進程，可是由于有的程序段是有廠商提供的，直接從咱們的主程序開始運行使得實驗加倍的標準。雙擊程序前的條形來設置斷點使得程序運行到該位置。設置斷點只是為了練習起見，也是看程序運行的進程。這也不阻礙最后波形的正確輸出。在軟件調試時，應注意各個變量的聲

34、明和初始化，和各子函數的編寫。還應注意，為了程序的完整性，咱們應該從SPI-DA文件夾里導入驅動程序到整個程序段。導入驅動程序的顯示進程如以下圖：圖11SCI串行數據傳輸把實驗箱的硬件電路依照前面的操作步驟連接好，用三叉線把PC機和F2812芯片連接，然后操作PC機。從開始菜單的附件里點通信，找到超級終端，并連接到一個網絡端口。在這些操作完成后，調試程序，能夠進行PC機與F2812芯片的數據傳輸。操作步驟如以下圖的界面所示:a睬件GNn可一甘百#sJd)”.哽里盅am.為&“g口r悟i”g尸JiirrClffi口解壓喻父SZfcS個n語國胖口需臚茄HJIM士聲今件a碗TatWTHLEajIN-i3151H山Im蘆門Q碎E*jrdZdliJl-ar二JkltmqWe-31，“曼國盡立M?t(5Gm日向曲RH，+E算5T-uuluAcwuLad?中洋屬日寧L旺力對由工艮SA而”|7琳淳管用郎至口討夏陰的率3*費芋將IM0咐年富正田1常琳帝一1看舟提冊事制噌用弓或俄Llts芯h才棄.生于書譽區(qū)梟告叮史1.盤工IH以段圭兀出盯*k打開斜二廠，.TMtEJ”ld*丸匕陽能M瞽唱，圖12mLIC