差别

这里会显示出您选择的修订版和当前版本之间的差别。

--- icore4t_25 [2020/09/25 15:08]
fmj 创建
+++ icore4t_25 [2022/04/01 10:46] (当前版本)
sean
@@ 行 2: / 行 2: @@
 |技术支持电话|**0379-69926675-801**|||
 |技术支持邮件|Gingko@vip.163.com|||
-|技术论坛|http://www.eeschool.org|||
 ^  版本  ^  日期  ^  作者  ^  修改内容  ^
 |  V1.0  |  2020-09-25 |  gingko  |  初次建立  |
@@ 行 62: / 行 61: @@
 \\
 \\
-===== 实验二十四：DAC实验——输出直流电压 =====
+===== 实验二十五：DDS实验——输出正弦波 =====
 ==== 一、实验目的与意义 ====
@@ 行 68: / 行 67: @@
   - 了解STM32 DAC结构。
   - 了解STM32 DAC特征。
-  - 掌握DAC的使用方法。
+  - 掌握DDS原理。
   - 掌握STM32 HAL库中DAC属性的配置方法。
   - 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。
@@ 行 82: / 行 81: @@
 ==== 三、实验原理 ====
-**1、DAC简介**
+=== 1、DAC简介 ===
   * STM32H750的DAC模块(数字/模拟转换模块)是12位数字输入，电压输出型的DAC。DAC可以配置为8位或12位模式，也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，每个通道都有单独的转换器。在双DAC模式下，2个通道可以独立地进行转换，也可以同时进行转换并同步地更新2个通道的输出。DAC可以通过引脚输入参考电压Vref+（通ADC共用）以获得更精确的转换结果。
   * STM32H750的DAC模块主要特性：
@@ 行 100: / 行 99: @@
   * DAC框图：
-{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_1.png?direct |}}
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_1.png?direct |}}
   * DAC 包含：
     * 多达两条输出通道
@@ 行 119: / 行 118: @@
   * 关闭触发 (TEN = 0) 时的转换时序图:
-{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_2.png?direct |}}
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_2.png?direct |}}
   * DAC输入/输出引脚：
-{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_3.png?direct |}}
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_3.png?direct |}}
   * DAC内部输入/输出信号：
-{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_4.png?direct |}}
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_4.png?direct |}}
 === 2、DAC输出电压公式 ===
@@ 行 129: / 行 128: @@
   * 各 DAC 通道引脚的模拟输出电压通过以下公式确定：
-''**DAC_output= V_REF  ×  DOR/4096**
+  * **DAC_output= V_REF  ×  DOR/4096**
 === 3、DAC部分寄存器介绍 ===
@@ 行 135: / 行 134: @@
   * 我们介绍一下要实现 DAC 的通道 1 输出，需要用到的一些寄存器。首先是 DAC控制寄存器 DAC_CR，该寄存器的各位描述如图所示：
 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_5.png?direct |}}
   * DAC_CR 的低 16 位用于控制通道 1，而高 16 位用于控制通道 2，我们这里仅列出比较本章需要设置的一些位：
     * EN1 位：用于 DAC 通道 1 的使能，我们需要用到 DAC 通道 1 的输出，该位必须设置为 1。
@@ 行 142: / 行 142: @@
     * DMAEN1 位，用于控制 DAC 通道 1 的 DMA 使能，本章不使能，设置该位为 0 即可。CEN1 位，用于控制 DAC 通道 1 的输出缓冲校准使能，本章不使用校准功能（默认有一个出场校准值，我们使用默认的校准值即可），设置该位为 0 即可。
   * 然后，我们介绍 DAC 模式控制寄存器（ DAC1_MCR），该寄存器各位描述如图所示：
-{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_6.png?direct |}}
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_6.png?direct |}}
     * 位 2:0 MODE1[2:0]： DAC 通道 1 模式 (DAC Channel 1 mode)
   * 仅当 DAC 已禁止且不处于校准模式时（ DACx_CR 寄存器中的位 EN1 = 0 且位 CEN1 = 0），才可写入这些位。如果 EN1=1 或 CEN1 =1，则会忽略写操作。这些位可由软件置 1 和清零，用于选择 DAC 通道 1 模式。
@@ 行 156: / 行 157: @@
     * 111： DAC 通道 1 连接到片上外设且禁止了缓冲器
   * **注： 仅可在 EN1 = 0 时修改该寄存器。**
-本实验中iCore4T的参考电压为2.5V，我们使用DAC1通道一输出1.2V的电压。原理图如下：
-{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_7.png?direct&650 |}}
+=== 4、DDS原理 ===
-{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_24_8.png?direct&700 |}}
+  * 4.1 什么是频率
-==== 实验程序 ====
+    * 频率是指单位时间内某事件重复的次数。在电子学中，信号的频率是指单位时间内信号的周期数，单位是赫兹（Hertz，简称Hz）。很多年前有一个著名的德国物理学家海因里希 · 鲁道夫 · 赫兹，他首先证明了电磁波的存在，为了纪念他，频率的单位就用他的名字命名。频率是一个非常常用、也是一个非常重要的国际单位；日常生活中，我们收听的收音机、观看的电视机、交流市电、移动蜂窝电话等信号的传输过程，都利用了信号的频率特性。频率与信号的周期互为倒数关系，所以频率也可以表示为：
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_7.jpg?direct&650 |}}
+  * 4.2 怎么得到任意频率的信号
+    * 既然信号的频率特性那么重要，我们怎么样才能得到自己想要的频率的信号呢？一般来说，我们通过下面三种方法得到想要的频率信号。
+    * 晶体或者晶体振荡器：晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应，来产生我们想要的频率，他有精度高、稳定性强、温漂小等特点。晶体或者晶振是电路中常用的元器件，它能给我们的电路提供稳定的时钟源，但它也有它的局限性，晶体一旦切割完毕，他的固有频率也就固定了，所以晶体或者晶振不适用于要求频率时刻变化的场合。
+    * RLC 振荡器：利用RC 振荡或者 LC 振荡的原理，通过改变其中的R、L或者C达到改变振荡频率的目的。这种振荡器电路简单、起振容易，所以也很常用。不过他频率稳定性一般，不适合在频率精度要求较高的场合使用。
+    * 频率合成技术：频率合成技术可以理解为我们通过某种方法，对固定的频率进行运算，来完成频率的变换。频率合成方法一般有锁相环(PLL)法和直接数字合成技术。PLL 是一种闭环系统，他通过对输入频率进行倍频、分频等过程，完成频率的变换。这种技术一般用于输出频点不多的场合（例如MCU中频率的倍频过程），它得天独厚的优势是可以产生比输入频率更高的频率。直接数字合成技术为本节讨论的重点，以下内容均讨论直接数字合成技术。
+  * 4.3 直接数字合成技术简介
+    * 直接数字合成（Direct Digital Synthesizer， DDS）是1971年由J．Tierncy等人提出的，它通过基于相位累加的变换方式，对输入频率进行变换，来达到任意频率输出的目的。它具有输出频率稳定、分辨率高、切换速度快等优点，配合波形查找表及相关路，它能产生任意的波形，这也是它最大的优势。
+  * 4.4 DDS原理
+    * 一个典型的DDS系统包括相位累加器、幅度变换及DA转换电路。它基于同一个系统时钟驱动的。在某一个时钟时刻，相位累加器产生一个特定的相位角度，通过相位角度-幅度变换，查找到波形表中电压值，然后送给DAC，来重现这一时刻的模拟电压，这就完成了DDS工作的一个步进。通过不断的时钟驱动，我们就能得到连续的模拟波形。
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_8.png?direct&700 |}}
+    * 4.4.1 相位累加器
+      * 相位累加器（ACCUMULATOR）是DDS的核心，它由一个加法器和一个D触发器组成。相位累加器由多位组成，典型的应用中，一般取 16~48位。相位累加器工作过程中，时钟每动作一次，累加器便累加一次调谐字（TUNING WORD）；所以相位累加器输出一个以时间为序列的数字字，它线性增长，直到达到最大值2n(假设该累加器为n位)，如果大于最大值，则舍弃溢出的高位，仍然保留n位。
+      * 为了形象的描述相位累加器的工作过程，我们可以把相位累加器看做一个圆周，如图三所示。其中，n表示相位累加器的位数，2n为相位累加器的模数，也就是圆周等分点数，每次的步进值为调谐字（TUNING WORD）。如果把相位累加器旋转一周作为一个周期的话，则最终频率输出可以用方程式（2）来描述。
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_9.jpg?direct&600 |}}
+      * 如果把调谐字（TUNING WORD）设置为最小值1，带入方程式（2）则可得到最小输出频率，也就是频率分辨率。通过公式（3）我们可以看出，相位累加器位数越高，则频率分辨率越高。在100MHz的采样时钟下，48位的相位累加器可以使得频率分辨率优于 1μHz。
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_10.png?direct&700 |}}
+    * 4.4.2 角度-幅度转换
+      * 相位累加器的输出为线性的，如果我们需要输出任意的波形，我们则需要角度-幅度转换。一般地可以通过查找表的方法来实现。相位累加器的输出作为查找表的地址，数据线作为内容输出，则完成了角度-幅度转换。图四示意图为单周期正弦波查找表，n位的相位累加器输出（线性变化）作为查找表的地址线，数据输出端则为按正弦规律变化的数字序列。
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_11.png?direct&700 |}}
+    * 4.4.3、D/A 转换
+      * 相位累加器的输出经过波形查找表后，得到按预置波形变化的数字序列，还需要进行数字-模拟转换，才能得到我们需要的模拟波形，这个过程为 D/A转换，如图五所示。DAC 的驱动时钟与相位累加器的时钟同源，所以保证DDS 每个模块工作“步调”一致。
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_12.png?direct&700 |}}
+  * 本实验中iCore4T的参考电压为2.5V，我们使用DAC1通道一作为DA输出，通过频率字控制输出频率为1KHz的正弦波。原理图如下：
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_13.png?direct&500 |}}
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_14.png?direct&500 |}}
+==== 四、实验程序 ====
 === 1、主函数 ===
 <code c>
@@ 行 167: / 行 195: @@
   SystemClock_Config();
-    i2c.initialize();
+  i2c.initialize();
-    axp152.initialize();
+  axp152.initialize();
-    axp152.set_dcdc1(3500);//[ARM & FPGA BK1/2/6 &OTHER]
+  axp152.set_dcdc1(3500);//[ARM & FPGA BK1/2/6 &OTHER]
-    axp152.set_dcdc2(1200);//[FPGA INT & PLL D]
+  axp152.set_dcdc2(1200);//[FPGA INT & PLL D]
-    axp152.set_aldo1(2500);//[FPGA PLL A]
+  axp152.set_aldo1(2500);//[FPGA PLL A]
-    axp152.set_dcdc4(3300);//[POWER_OUTPUT]
+  axp152.set_dcdc4(3300);//[POWER_OUTPUT]
-    axp152.set_dcdc3(3300);//[FPGA BK4][Adjustable]
+  axp152.set_dcdc3(3300);//[FPGA BK4][Adjustable]
-    axp152.set_aldo2(3300);//[FPGA BK3][Adjustable]
+  axp152.set_aldo2(3300);//[FPGA BK3][Adjustable]
-    axp152.set_dldo1(3300);//[FPGA BK7][Adjustable]
+  axp152.set_dldo1(3300);//[FPGA BK7][Adjustable]
-    axp152.set_dldo2(3300);//[FPGA BK5][Adjustable]
+  axp152.set_dldo2(3300);//[FPGA BK5][Adjustable]
   MX_GPIO_Init();
   MX_DAC1_Init();
-    LED_ON;
+  MX_SDMMC1_SD_Init();
-    dac1.set_voltage(1.2);//输出1.2V电压
+  MX_TIM3_Init();
-  while (1)
+  MX_FATFS_Init();
-  {
+  res = f_mount(&fatfs,"0:",1);
-  }
+	if(res != RES_OK){
+		while(1){
+			LED_ON;
+			HAL_Delay(300);
+			LED_OFF;
+			HAL_Delay(300);
+		}
+	}
+	wave.waveform(WAVE_SINE,0);
+	wave.set_frequency(1000);
+	//计算频率为1K的波表数据
+	i = 0;
+	while(1){
+		wave.accumulator = wave.accumulator + wave.fword;
+		if(wave.accumulator > 4294967295)break;
+		temp = wave.accumulator >> 18;
+		f = wave.buffer[temp];
+		g = f / 16384.0;
+		g = g * 2.0 +0.05;
+		g = g * 4096 / 2.5;
+		wave.buffer[i ++]  = g;
+	}
+	counter = i - 1;
+	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
+	HAL_DAC_Start(&hdac1, DAC_CHANNEL_1);
+	LED_ON;
+	while (1)
+  	{
+  	}
 }
 </code>
-=== 2、输出电压函数 ===
+=== 2、HAL_DAC_SetValue函数 ===
-  * 通过求出对应的DAC值，写入DOR寄存器使DAC1通道一输出要求的电压值。
-<code c>
-void set_voltage(double voltage)
-{
-    unsigned short int temp;
-    temp = voltage * 4095 / 2.5; //求出所设电压对应DOR寄存器的值
-    HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, temp);//12 位右对齐数据格式设置 DAC 值
-    HAL_DAC_Start(&hdac1, DAC_CHANNEL_1); //输出要求电压
-}
-</code>
-=== 3、HAL_DAC_SetValue函数 ===
 <code c>
 HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data)
@@ 行 210: / 行 257: @@
 </code>
-=== 4、DAC初始化函数 ===
+=== 3、DAC初始化函数 ===
 <code c>
 void MX_DAC1_Init(void)
@@ 行 230: / 行 277: @@
   }
 }
 </code>
-==== 实验步骤 ====
+==== 五、实验步骤 ====
   - 把仿真器与iCore4T的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
-  - 把iCore4T通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4T供电；
+  - 将iCore4T与扩展底板相连，为扩展板供电；
   - 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
   - 烧写程序到iCore4T上；
   - 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
-==== 实验现象 ====
+==== 六、实验现象 ====
-  * 用电压表测量iCore4T底板的ARM IO扩展的DAC口有1.2V电压输出。
+  * 用示波器测量iCore4T底板的DAC引脚可以看到2Vpp 1KHz的正弦波，如下图。
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_25_15.jpg?direct&600 |}}

用户工具

站点工具

差别

页面工具