基于DSP正弦信號發(fā)生器設計

摘要：提出了一種基于TMS320C5402實(shí)現正弦信號發(fā)生器的設計原理與方法，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。結合DSP硬件特性，通過(guò)使用泰勒級數展開(kāi)法得到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發(fā)生器模式固定，波形不可編程的缺點(diǎn)，其具有實(shí)時(shí)性強，波形精度高，可方便調節頻率和幅度、穩定性好等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：數字信號處理器；信號發(fā)生器；多通道緩沖串行口；獨立鍵盤(pán)

隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，對信號發(fā)生器波形的要求越來(lái)越高。目前，常用信號發(fā)生器大部分是由模擬電路構成，當這種模擬信號發(fā)生器用于低頻輸出時(shí)，由于需要較大的RC值，導致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)生器，因其輸出幅值穩定、輸出頻率連續可調的優(yōu)點(diǎn)，已逐漸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，可以設計基于DSP的正弦信號發(fā)生器，該發(fā)生器實(shí)時(shí)性強、可擴展性好、波形精度高、可調節頻率和幅度、穩定性好、用途廣泛，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TMS320C5402的正弦信號發(fā)生器的設計方法。

1 系統硬件設計
1．1 系統硬件框圖
該正弦信號發(fā)生器的硬件結構框圖如圖1所示，主要由TMS320C5402芯片，D／A轉換器，獨立鍵盤(pán)等幾部分組成。

1．2 TMS320C5402簡(jiǎn)介
TMS320C5402芯片采用先進(jìn)的修正哈佛結構，片內有8條總線(xiàn)、在片存儲器和在片外圍電路等硬件，同時(shí)還有高度專(zhuān)業(yè)化的指令系統，具有功耗小、高度并行等優(yōu)點(diǎn)。此外，其支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程，高效的流水線(xiàn)操作和靈活的尋址方式使其適合高速實(shí)時(shí)信號處理。
1．3 數模轉換部分設計
McBSP(Multi-channel Buffered Serial)即多通道緩沖串口，包括一個(gè)數據通道和一個(gè)控制通道。數據通道通過(guò)DX引腳發(fā)送數據、DR引腳接收數據?？刂仆ǖ劳瓿傻娜蝿?wù)包括內部時(shí)鐘的產(chǎn)生、幀同步信號的產(chǎn)生、對這些信號的控制以及多通路的選擇等。此外還負責產(chǎn)生中斷信號送往CPU，產(chǎn)生同步事件信號通知DMA控制器?？刂菩畔t是通過(guò)控制通道以時(shí)鐘和幀同步信號的形式傳送。
數模轉換芯片采用TLC320AD50C，其是TI公司出品的一塊將A／D和D／A轉換功能集成在一起的接口芯片，采用∑-△技術(shù)在低系統成本下實(shí)現高精度的A／D和D／A轉換。該芯片由一對16 bit同步串行轉換通道組成，在A(yíng)／D之后有一個(gè)抽取濾波器，在D／A之前有一個(gè)插值濾波器。
TLC320AD50C可以與TMS320C5402 DSP的McBSP無(wú)縫串行連接進(jìn)行數據采集、存儲和處理。SCLK輸出時(shí)鐘，M／S主從模式選擇(H為高電平，為主機模式)，DIN串行輸入，DOUT串行輸出，FS幀同步信號輸出，對應DSP的各相應引腳。McBSP和D／A芯片的硬件電路連接如圖2所示。