項(xiàng)目分享| STM32 DDS自制信號(hào)發(fā)生器
[導(dǎo)讀]不想錯(cuò)過(guò)我的推送，記得右上角-查看公眾號(hào)-設(shè)為星標(biāo)，摘下星星送給我沒(méi)有信號(hào)發(fā)生器？自己做一個(gè)唄！買得起的…就不用看這篇文章了，開(kāi)個(gè)玩笑，DDS實(shí)現(xiàn)波形輸出的代碼還是很值得一看的。STM32DDS是我能想到的自制信號(hào)發(fā)生器的最優(yōu)方案了，同時(shí)自制過(guò)程中，我也收獲了很多知識(shí)和技能，希望...
不想錯(cuò)過(guò)我的推送，記得右上角-查看公眾號(hào)-設(shè)為星標(biāo)，摘下星星送給我
沒(méi)有信號(hào)發(fā)生器？自己做一個(gè)唄！買得起的…就不用看這篇文章了，開(kāi)個(gè)玩笑，DDS實(shí)現(xiàn)波形輸出的代碼還是很值得一看的。STM32 DDS是我能想到的自制信號(hào)發(fā)生器的最優(yōu)方案了，同時(shí)自制過(guò)程中，我也收獲了很多知識(shí)和技能，希望分享給有需要的人。但由于本人也是DIY愛(ài)好者，技藝還不夠精湛，所以信號(hào)發(fā)生器的輸出波形的精度還可以提高，歡迎大家多提建議。——上海大學(xué)陳同學(xué)
信號(hào)發(fā)生器性能既然是自制信號(hào)發(fā)生器，那就需要輸出多種波形，常用的正弦波、方波、三角波是可以實(shí)現(xiàn)的?？捎面I盤輸入編輯生成上述三種波形（同周期）的線性組合波形，以及由基波及其諧波（5次以下）線性組合的波形。??輸出信號(hào)的頻率在100Hz～20kHz之間（非正弦波頻率按10次諧波計(jì)算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進(jìn)間隔≤100Hz。?波形幅度范圍0～5V（峰-峰值），可按步進(jìn)0.1V（峰-峰值）調(diào)整。? ?同時(shí)，具有顯示輸出波形的類型、重復(fù)頻率（周期）和幅度的功能。
系統(tǒng)方案1) 波形采用STM32自帶的DAC DDS產(chǎn)生。
2) 主控模塊采用STM32F103單片機(jī)，控制整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件操作。3) 顯示模塊采用液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前輸出的波形的類型、幅值和頻率。4) 按鍵模塊采用獨(dú)立按鍵的方式設(shè)置輸出波形的類型、幅值和頻率等數(shù)據(jù)。輸出信號(hào)實(shí)測(cè)
總體軟件設(shè)計(jì)軟件架構(gòu)圖如下：整個(gè)系統(tǒng)的交互采用按鍵和LCD顯示屏實(shí)現(xiàn)。為了交互的更加便捷，設(shè)計(jì)了多級(jí)的菜單界面，按鍵通過(guò)由菜單管理器切換菜單界面。菜單界面的底層是參數(shù)界面，參數(shù)界面用于設(shè)置和顯示參數(shù)。設(shè)置的參數(shù)通過(guò)被放入?yún)?shù)管理器，可用于設(shè)置波形的頻率和幅值。低頻波形用單片機(jī)上的DAC實(shí)現(xiàn)，高頻信號(hào)用AD8951直接數(shù)字信號(hào)合成器合成產(chǎn)生波形。但是為了選擇的多樣性，無(wú)論高頻還是低頻，DAC和DDS都會(huì)同時(shí)工作。●?交互模塊本系統(tǒng)的交互模塊有需要用到LCD顯示屏和按鍵。LCD顯示模塊主要由菜單顯示模塊和參數(shù)顯示模塊組成，分別由菜單管理器和參數(shù)管理器控制，通過(guò)按鍵設(shè)置菜單管理器和參數(shù)管理器的參數(shù)，可以設(shè)置顯示不同的界面。參數(shù)管理器也是連接波形發(fā)生模塊的橋梁。● STM32F103自帶DAC波形發(fā)生模塊為了提高DAC轉(zhuǎn)換的速度，使用DMA傳輸波形數(shù)據(jù)，DMA的觸發(fā)傳輸使用的是定時(shí)器的中斷。本系統(tǒng)使用的正弦波波形數(shù)據(jù)是通過(guò)C語(yǔ)言數(shù)學(xué)庫(kù)math.h里面的函數(shù)sin()計(jì)算得到的數(shù)組，三角波通過(guò)自定義函數(shù)計(jì)算波形數(shù)據(jù)，這兩個(gè)波形一個(gè)周期內(nèi)采樣了512個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；而方波的則不同，方波每個(gè)周期只改變兩次DAC的值。當(dāng)用戶通過(guò)交互界面改變幅值參數(shù)時(shí)，會(huì)重新計(jì)算波形數(shù)據(jù)數(shù)組。當(dāng)用戶改變頻率參數(shù)時(shí)，會(huì)重新計(jì)算DMA定時(shí)器的周期。波形的輸出和關(guān)閉則是通過(guò)改變DMA定時(shí)器中斷使能和DMA傳輸使能實(shí)現(xiàn)。● 波形發(fā)生模塊DDS本身就是用來(lái)產(chǎn)生波形的，故要控制DDS產(chǎn)生波形，只需要設(shè)置DDS相應(yīng)的寄存器就好了。
代碼實(shí)現(xiàn)DDS操作代碼：
沒(méi)有信號(hào)發(fā)生器？自己做一個(gè)唄！買得起的…就不用看這篇文章了，開(kāi)個(gè)玩笑，DDS實(shí)現(xiàn)波形輸出的代碼還是很值得一看的。STM32 DDS是我能想到的自制信號(hào)發(fā)生器的最優(yōu)方案了，同時(shí)自制過(guò)程中，我也收獲了很多知識(shí)和技能，希望分享給有需要的人。但由于本人也是DIY愛(ài)好者，技藝還不夠精湛，所以信號(hào)發(fā)生器的輸出波形的精度還可以提高，歡迎大家多提建議。——上海大學(xué)陳同學(xué)
信號(hào)發(fā)生器性能既然是自制信號(hào)發(fā)生器，那就需要輸出多種波形，常用的正弦波、方波、三角波是可以實(shí)現(xiàn)的?？捎面I盤輸入編輯生成上述三種波形（同周期）的線性組合波形，以及由基波及其諧波（5次以下）線性組合的波形。??輸出信號(hào)的頻率在100Hz～20kHz之間（非正弦波頻率按10次諧波計(jì)算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進(jìn)間隔≤100Hz。?波形幅度范圍0～5V（峰-峰值），可按步進(jìn)0.1V（峰-峰值）調(diào)整。? ?同時(shí)，具有顯示輸出波形的類型、重復(fù)頻率（周期）和幅度的功能。
系統(tǒng)方案1) 波形采用STM32自帶的DAC DDS產(chǎn)生。
2) 主控模塊采用STM32F103單片機(jī)，控制整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件操作。3) 顯示模塊采用液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前輸出的波形的類型、幅值和頻率。4) 按鍵模塊采用獨(dú)立按鍵的方式設(shè)置輸出波形的類型、幅值和頻率等數(shù)據(jù)。輸出信號(hào)實(shí)測(cè)
總體軟件設(shè)計(jì)軟件架構(gòu)圖如下：整個(gè)系統(tǒng)的交互采用按鍵和LCD顯示屏實(shí)現(xiàn)。為了交互的更加便捷，設(shè)計(jì)了多級(jí)的菜單界面，按鍵通過(guò)由菜單管理器切換菜單界面。菜單界面的底層是參數(shù)界面，參數(shù)界面用于設(shè)置和顯示參數(shù)。設(shè)置的參數(shù)通過(guò)被放入?yún)?shù)管理器，可用于設(shè)置波形的頻率和幅值。低頻波形用單片機(jī)上的DAC實(shí)現(xiàn)，高頻信號(hào)用AD8951直接數(shù)字信號(hào)合成器合成產(chǎn)生波形。但是為了選擇的多樣性，無(wú)論高頻還是低頻，DAC和DDS都會(huì)同時(shí)工作。●?交互模塊本系統(tǒng)的交互模塊有需要用到LCD顯示屏和按鍵。LCD顯示模塊主要由菜單顯示模塊和參數(shù)顯示模塊組成，分別由菜單管理器和參數(shù)管理器控制，通過(guò)按鍵設(shè)置菜單管理器和參數(shù)管理器的參數(shù)，可以設(shè)置顯示不同的界面。參數(shù)管理器也是連接波形發(fā)生模塊的橋梁。● STM32F103自帶DAC波形發(fā)生模塊為了提高DAC轉(zhuǎn)換的速度，使用DMA傳輸波形數(shù)據(jù)，DMA的觸發(fā)傳輸使用的是定時(shí)器的中斷。本系統(tǒng)使用的正弦波波形數(shù)據(jù)是通過(guò)C語(yǔ)言數(shù)學(xué)庫(kù)math.h里面的函數(shù)sin()計(jì)算得到的數(shù)組，三角波通過(guò)自定義函數(shù)計(jì)算波形數(shù)據(jù)，這兩個(gè)波形一個(gè)周期內(nèi)采樣了512個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；而方波的則不同，方波每個(gè)周期只改變兩次DAC的值。當(dāng)用戶通過(guò)交互界面改變幅值參數(shù)時(shí)，會(huì)重新計(jì)算波形數(shù)據(jù)數(shù)組。當(dāng)用戶改變頻率參數(shù)時(shí)，會(huì)重新計(jì)算DMA定時(shí)器的周期。波形的輸出和關(guān)閉則是通過(guò)改變DMA定時(shí)器中斷使能和DMA傳輸使能實(shí)現(xiàn)。● 波形發(fā)生模塊DDS本身就是用來(lái)產(chǎn)生波形的，故要控制DDS產(chǎn)生波形，只需要設(shè)置DDS相應(yīng)的寄存器就好了。
代碼實(shí)現(xiàn)DDS操作代碼：
#define ad9851_rest_l HAL_GPIO_WritePin(AD9851_RESET_GPIO_Port, AD9851_RESET_Pin, GPIO_PIN_RESET)#define ad9851_rest_h HAL_GPIO_WritePin(AD9851_RESET_GPIO_Port, AD9851_RESET_Pin, GPIO_PIN_SET)#define ad9851_fq_up_l HAL_GPIO_WritePin(AD9851_FQ_UP_GPIO_Port, AD9851_FQ_UP_Pin, GPIO_PIN_RESET)#define ad9851_fq_up_h HAL_GPIO_WritePin(AD9851_FQ_UP_GPIO_Port, AD9851_FQ_UP_Pin, GPIO_PIN_SET)#define ad9851_w_clk_l HAL_GPIO_WritePin(AD9851_W_CLK_GPIO_Port, AD9851_W_CLK_Pin, GPIO_PIN_RESET)#define ad9851_w_clk_h HAL_GPIO_WritePin(AD9851_W_CLK_GPIO_Port, AD9851_W_CLK_Pin, GPIO_PIN_SET)#define ad9851_data_l HAL_GPIO_WritePin(AD9851_DATA_GPIO_Port, AD9851_DATA_Pin, GPIO_PIN_RESET)#define?ad9851_data_h?HAL_GPIO_WritePin(AD9851_DATA_GPIO_Port,?AD9851_DATA_Pin,?GPIO_PIN_SET)//串行口初始化void ad9851_reset_serial(){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = AD9851_RESET_Pin|AD9851_FQ_UP_Pin|AD9851_W_CLK_Pin|AD9851_DATA_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOG, 
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