基于低功耗STM32F103C8芯片的數字可調共振源的設計
1 系統結構
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/179595.htm根據系統的性能要求,共振源系統主要由計算機控制軟件、USB通信、CPU模塊、信號發(fā)生模塊、信號濾波放大電路模塊、顯示及鍵盤(pán)控制模塊、外圍實(shí)驗裝置等6部分組成。圖1為該系統框圖。
圖1 系統框圖
系統以高速低功耗STM32F103C8為主控芯片,通過(guò)按鍵設置輸出頻率與幅度,并將頻率和幅度值顯示在LCD屏上,并控制DDS芯片AD9850合成相應的信號,該信號經(jīng)過(guò)濾波放大模塊將信號的功率放大后輸出到外圍的振動(dòng)裝置上。同時(shí),振動(dòng)源可以通過(guò)USB與計算機相連,PC機在軟件中設置輸出信號頻率和幅度。
2 系統硬件設計
2.1 CPU主控部分
系統采用STM32F103C8作為主控制芯片。STM32F103C8是ST公司于2008年推出的以高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC內核的ARM。工作頻率可達72 MHz,內置高速存儲器(高達512 kB的閃存和64 kB的SRAM),豐富的增強I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線(xiàn)的外設。Thumb-2指令集帶來(lái)了更高的指令效率和更強的性能,通過(guò)緊耦合的嵌套矢量中斷控制器,對中斷事件的響應比以往更迅速,工作電壓可以在2.0~3.6 V之間,能夠實(shí)現耗電最優(yōu)化。在工業(yè)實(shí)時(shí)控制、計算機外部設備、建筑和安防、儀器儀表、通訊設備、家電消費等各個(gè)領(lǐng)域應用廣泛。
將STM32F103C8的PA0~PA7口與AD9850的8位并行數據接收端口相連,PB12、PB13、PB14分別與W_CLK、FQ_UD、CLKIN相連作為控制總線(xiàn),用于控制AD9850的工作。具體控制連接,如圖2所示所示。
圖2 控制連接圖
2.2 信號發(fā)生模塊
信號發(fā)生模塊選用DDS芯片AD9850,它是高穩定度的直接數字頻率合成器件,內部包含:輸入寄存器、數據寄存器、數字合成寄存器(D-DS)、10位高速D/A轉換器和高速比較器。AD9850高速的直接數字合成器(DDS),核心根據設定的32位頻率控制字和5位相移控制字,可產(chǎn)生0.029 Hz~62.5 MHz的正弦信號或者標準的方波信號。該器件可通過(guò)并行接口或串行接口實(shí)現控制字寫(xiě)入,以改變輸出頻率和相位。本文采用并行輸入方式,通過(guò)8位總線(xiàn)D0~D7將外部控制字輸入到寄存器。5個(gè)W-CLK的上升沿讀入5 bit數據到輸入寄存器后。FQ-UD(頻率更新時(shí)鐘)上升沿到40位數據加載到頻率/相位控制寄存器,輸出波形頻率和相位更新一次。AD9850輸出頻率數據F與頻率控制字M(4 bit)之間的關(guān)系為
其中,CLKin為外部參考時(shí)鐘,本設計采用50 MHz。
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