电赛总结（四）——波形发生芯片总结之AD9834

一、特性参数

1、2.3V~5.5V供电

2、输出频率高达37.5MHz

3、正弦波、三角波输出

4、提供相位调制和频率调制功能

5、除非另有说明，VDD = 2.3 V至5.5 V，AGND = DGND = 0 V，TA = TMIN至TMAX，RSET = 6.8 k，RLOAD = 200 (对于IOUT和IOUTB)。

 

二、芯片管脚图

 

三、管脚功能说明

管脚名称	功能
FS ADJUST	此引脚和AGND之间连接一个电阻(RSET)，从而决定满量程DAC电流的幅度。RSET与满量程电流之间的关系如下： IOUT FULL SCALE = 18 × FSADJUST/RSET FSADJUST = 1.15 V(标称值)，RSET = 6.8 k(典型值)。
REFOUT	基准电压输出。AD9834通过此引脚提供1.20 V内部基准电压源。
COMP	DAC偏置引脚。此引脚用于对DAC偏置电压进行去耦。
VIN	比较器输入。可利用比较器从正弦DAC输出产生方波。DAC输出应经过适当滤波，然后再施加于比较器，以改善抖动性能。当控制寄存器中的Bit OPBITEN和Bit SIGN/PIB置1时，比较器输入端连接到VIN。
IOUT, IOUTB	电流输出。这是高阻抗电流源。应在IOUT和AGND之间连接一个标称值为200 的负载电阻。IOUTB最好应通过一个大小为200 的外部负载电阻连接到AGND，但也可直接与AGND相连。此外还建议通过一个20 pF电容连接到AGND，以防止出现时钟馈通。
AVDD	模拟部分的正电源。AVDD的值范围为2.3 V至5.5 V。应在AVDD和AGND之间连接一个0.1uF去耦电容。
DVDD	数字部分的正电源。DVDD的值范围为2.3 V至5.5 V。应在DVDD和DGND之间连接一个0.1uF去耦电容。
CAP/2.5V	数字电路采用2.5 V电源供电。当DVDD超过2.7 V时，此2.5 V利用片内调节器从DVDD产生。该调节器需要在CAP/2.5 V至DGND之间连接一个典型值为100 nF的去耦电容。如果DVDD小于或等于2.7 V，则CAP/2.5 V应与DVDD直接相连。
DGND	数字地。
AGND	模拟地。
MCLK	数字时钟输入。DDS输出频率是MCLK频率的一个分数，分数的分子是二进制数。输出频率精度和相位噪声均由此时钟决定。
FSELECT	频率选择输入。FSELECT控制相位累加器中使用的具体频率寄存器(FREQ0或FREQ1)。可使用引脚FSELECT或BitFSEL来选择要使用的频率寄存器。使用Bit FSEL来选择频率寄存器时，FSELECT引脚应与CMOS高电平或低电平相连。
PSELECT	相位选择输入。PSELECT控制将增加到相位累加器输出的具体相位寄存器(PHASE0或PHASE1)。可使用引脚PSELECT或Bit PSEL来选择要使用的相位寄存器。当相位寄存器由Bit PSEL控制时，PSELECT引脚应与CMOS高电平或低电平相连
RESET	高电平有效数字输入。RESET可使相应的内部寄存器复位至0，以提供中间电平的模拟输出。RESET不影响任何可寻址寄存器。
SLEEP	高电平有效数字输入。当此引脚处于高电平时，DAC关断。此引脚功能与控制位SLEEP12相同。
SDATA	串行数据输入。16位串行数据字施加于此输入。
SCLK	串行时钟输入。数据在每个SCLK下降沿逐个输入AD9834。
FSYNC	低电平有效控制输入。这是输入数据的帧同步信号。当FSYNC变为低电平时，即告知内部逻辑，正在向器件 中载入新数据
SIGN BIT OUT	逻辑输出。比较器输出通过此引脚提供，或者可通过此引脚输出NCO的MSB。通过将控制寄存器中的Bit OPBITEN置1，可使能此输出引脚。Bit SIGN/PIB确定通过该引脚输出的是比较器输出还是NCO的MSB。

 

四、寄存器

       一个16位的控制寄存器。设置好之后即可产生对应的波形

Bit	名称	功能
DB13	B28	B28 = 1可将一个完整字通过两次连续写入载入频率寄存器。第一次写入包含频率字的14个LSB，下次写入则包含14个MSB。每个16位字的前两位都是定义将载入该字的频率寄存器，因此对于两次连续写入是完全相同的。有关相应的地址，请参见表10。       在两个字均已载入后，即会写入频率寄存器。表11给出了一个完整28位写操作的示例。 不过，请注意，不允许向同一频率寄存器连续写入28位数据，而应在频率寄存器之间切换来执行此类功能。当B28 = 0时，28位频率寄存器用作两个14位寄存器，其中一个包含14个MSB，另一个则包含14个LSB。这意味着，可单独更新频率字的14个MSB而不影响14个LSB，反之亦然。要更新14个MSB或14个LSB，只需向相应的频率地址执行一次写入即可。控制位DB12 (HLB)告知AD9834要更新的位是14个MSB还是14个LSB。
DB12	HLB	此控制位使用户可以连续载入频率寄存器的MSB或LSB而忽略余下的14位。如果无需完整的28位分辨率，这点将很有用。HLB应与DB13 (B28)一起使用。此控制位指示载入的14位是传输至所寻址频率寄存器的14个MSB还是14个LSB。DB13 (B28)必须设为0，以便能够单独地更改频率字的MSB和LSB。当DB13 (B28) = 1时，此控制位会被忽略。 HLB = 1允许写入所寻址频率寄存器的14个MSB。 HLB = 0允许写入所寻址频率寄存器的14个LSB。
DB11	FSEL	FSEL bit定义相位累加器中使用的是FREQ0寄存器还是FREQ1寄存器。请参见表8来选择频率寄存器。
DB10	PSEL	PSEL bit定义是将PHASE0寄存器还是PHASE1寄存器的数据增加到相位累加器的输出。请参见表9来选择相位寄存器。
DB9	PIN/SW	可利用软件或硬件实现选择频率和相位寄存器、复位内部寄存器和关断DAC等功能。PIN/SW选择这些功能的控制源。 PIN/SW = 1表示将使用相应的控制引脚来控制此类功能。 PIN/SW = 0表示将使用相应的控制位来控制此类功能。
DB8	RESET	RESET = 1时可将内部寄存器复位至0，这对应于中间电平的模拟输出。 RESET = 0时则禁用RESET。
DB7	SLEEP1	当SLEEP1 = 1时，内部MCLK被禁用。由于NCO不再执行累加，因此DAC输出仍保持其预设值。 当SLEEP1 = 0时，MCLK使能。
DB6	SLEEP12	SLEEP12 = 1关断片内DAC。当AD9834用于输出DAC数据的MSB时，这点很有用。 SLEEP12 = 0表示DAC处于活动状态。
DB5	OPBITEN	此bit的功能是控制是否通过SIGN BIT OUT引脚提供输出。如果用户不使用SIGN BIT OUT引脚，此bit应保持为0。 OPBITEN = 1时使能SIGN BIT OUT引脚。 OPBITEN = 0时，SIGN BIT OUT输出缓冲器置于高阻抗状态，因此SIGN BIT OUT引脚不提供任何输出。
DB4	SIGN/PIB	此bit的功能是控制将通过SIGN BIT OUT引脚提供的具体输出。 SIGN/PIB = 1时，片内比较器与SIGN BIT OUT相连。DAC的正弦波输出经过滤波后，便可将该波形施加于比较器来产生方波波形。见表17。 SIGN/PIB = 0时，DAC数据的MSB(或MSB/2)与SIGN BIT OUT引脚相连。Bit DIV2控制输出的是MSB还是MSB/2。
DB3	DIV2	DIV2应与SIGN/PIB和OPBITEN一起使用。见表17。 DIV2 = 1时，数字输出被直接送至SIGN BIT OUT引脚。 DIV2 = 0时，数字输出2被直接送至SIGN BIT OUT引脚。
DB2	保留	此位总是清0。
DB1	MODE	此bit的功能是控制将通过IOUT引脚/IOUTB引脚提供的具体输出。如果控制位OPBITEN = 1，此位应清0。 当MODE = 1时，SIN ROM被旁路，因而得到来自DAC的三角波输出。 当MODE = 0时，SIN ROM用于将相位信息转换成幅度信息，进而在输出端提供正弦信号。参见表18。
DB0	保留	此位总是清0。

 

五、STM32F103驱动代码

#ifndef __AD9834_H
#define    __AD9834_H


#include "stm32f10x.h"
#include "pbdata.h"
#include "gpio.h"

#define FSYNC Pin9
#define SDATA Pin10
#define SCLK  Pin11
#define RESET  Pin12



#define FCLK 50

enum Phase
{
    Sine,
    Triangle,
    Square
};

void Ad9834_init(enum Phase ph,u32 freq);
void Send_Phase(void);
void Ad9834_Send_Freq(u16 Freq_word);
void Ad9834_Send_Con(u16 Con_word);

#endif /* __DAC_H */

 

#include "ad9834.h"
#include "math.h"

void Ad9834_init(enum Phase ph,u32 freq)
{
    u32 fre= (u32)freq / 20000.0 * pow(2,28) - 1;
    
    u16 fre_high = fre / 0x4000 + 0x4000;
    u16 fre_low = fre % 0x4000 + 0x4000;
    
    set_out(GPIOG, FSYNC | SDATA | SCLK |  RESET); 
  
    set_outH(GPIOG,FSYNC);
    set_outH(GPIOG,SCLK);
    
    set_outH(GPIOG,RESET);
    delay_us(10);
    set_outH(GPIOG,RESET);
    delay_us(10);
    set_outL(GPIOG,RESET);
    delay_ms(10);
    
    if(ph==Sine)
    {
        Ad9834_Send_Con(0x2038);    
    }
    else if(ph==Triangle)
    {
        Ad9834_Send_Con(0x2002);
    }
    else
    {
        Ad9834_Send_Con(0x2020);
    }
      delay_us(10);
      Ad9834_Send_Freq(fre_low);
        delay_us(10);
        Ad9834_Send_Freq(fre_high);
    
//    Send_Phase();
}

void Ad9834_Send_Con(u16 Con_word)
{
    u8 i;

    set_outL(GPIOG,FSYNC);
    set_outH(GPIOG,SCLK);
    
    for(i=0;i<16;i++)
    {
        if(Con_word & 0x8000)
        {
            set_outH(GPIOG,SDATA);
        }
        else
        {
            set_outL(GPIOG,SDATA);
        }
        Con_word<<=1;

        set_outL(GPIOG,SCLK);
        delay_us(10);
        set_outH(GPIOG,SCLK);
    }
    
    set_outH(GPIOG,FSYNC);
    
}


void Ad9834_Send_Freq(u16 Freq_word)
{
    u8 i;
    set_outL(GPIOG,FSYNC);
    set_outH(GPIOG,SCLK);    
    
    for(i=0;i<16;i++)
    {
        if((Freq_word & 0x8000) == 0x8000)
        {
            set_outH(GPIOG,SDATA);
        }
        else
        {
            set_outL(GPIOG,SDATA);
        }
        
        Freq_word<<=1;
    
        set_outL(GPIOG,SCLK);
        delay_us(10);
        set_outH(GPIOG,SCLK);
    }
    
    set_outH(GPIOG,FSYNC);
    
}

void Send_Phase(void)
{
    Ad9834_Send_Con(0xC000);
}