利用雙通道示波器展示傳輸線(xiàn)行為的方法
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2 直接數字合成
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/248900.htm為獲得穩定的顯示，就必須產(chǎn)生準確的頻率。這里的“穩定”表示節點(diǎn)的水平位置或者駐波圖案的最大或最小位置在屏幕上不移動(dòng)。一種實(shí)現辦法，采用具有數控振蕩器(NCO)2的DDS。NCO采用一個(gè)16位計數器，稱(chēng)之為相位累加器，來(lái)實(shí)現。FCLOCK(圖5)為一個(gè)固定的時(shí)鐘頻率遞增量，Fcw為調制量或頻率控制量。FCLOCK遠遠高于波形頻率。
將相位累加器的高8位的值和正弦查找表(LUT)對應，然后將查找值發(fā)送至DAC。相位累加器中的值可認為對應的是一個(gè)圓上的某一個(gè)點(diǎn);調制量定義為繞圓周的“步長(cháng)”。調制量越大，繞圓周旋轉的越快，因此輸出的頻率也越高。產(chǎn)生的頻率由下式給出：
FOUT = FCW × FCLOCK/216
輸出頻率與FCW成正比。本例中，FCLOCK為31.25kHz。FCW值采用841、839和837，計算得到三個(gè)頻率為：
F1=841×31250/65536= 401.02Hz
F2=839×31250/65536= 400.06Hz
F3=837×31250/65536= 399.11Hz
這里的頻率表示采用保留兩位小數，但實(shí)際上(F1 – F2和(F2 – F3)是完全相等的。頻率差精確到9位小數時(shí)為0.953674316Hz。
3 實(shí)現
本演示使用Maxim® MAX5715 4通道12位數/模轉換器(DAC)的三個(gè)通道來(lái)實(shí)現，由Arduino® Uno板上的Atmel® AVR處理器驅動(dòng)。Arduino是一個(gè)開(kāi)放的軟硬件平臺，對于基于AVR系統開(kāi)發(fā)環(huán)境，非常方便。Maxim DAC通過(guò)SPI(串行外設接口)很容易和Arduino相連，AVR硬件支持SPI接口，Arduino軟件庫自帶SPI驅動(dòng)。運行Arduino 庫中的SPI程序初始化AVR SPI硬件。也提供現存的SPI數據傳輸的程序，但速度太慢，未使用。
三個(gè)相位累加器采用16的位計數器，計數器遞增是通過(guò)一個(gè)中斷程序來(lái)實(shí)現，中斷程序由處理器中的一個(gè)定時(shí)器來(lái)觸發(fā)。每32µs (1/31.25kHz)中斷一次。利用LUT將兩個(gè)相位累加器值(生成F1和F3)轉換為正弦值并然后送給DAC的兩個(gè)通道。將第三個(gè)相位累加器(生成F2)的兩個(gè)最高有效位發(fā)送至第三個(gè)DAC通道，產(chǎn)生一個(gè)4節拍的示波器觸發(fā)信號。通過(guò)改變觸發(fā)電平，可選擇想要駐波的相位去進(jìn)行開(kāi)路或短路端接仿真。
Arduino SPI庫中的數據傳輸程序太慢，導致中斷程序的運行時(shí)間超過(guò)了中斷周期。因此，改用直接寫(xiě)至AVR SPI硬件的代碼。
中斷程序代碼：
//******************************************************************
// Timer2 Interrupt Service at 31372.550 Hz = 32uSec
// this is the timebase REFCLOCK for the DDS generator
// FOUT = (M (REFCLK)) / (2 exp 32)
ISR(TIMER2_OVF_vect) {
// set the SS line low
PORTB &= (0xFF ^ 4);
// send in the address and value via SPI:
SPDR = CODEA;
// update phase accumulators while waiting
phaccu_a += tword_a;
phaccu_b += tword_b;
phaccu_c += tword_c;
while (!(SPSR & _BV(SPIF)))
;
// do the table lookup based on accum 'a' high-order byte
SPDR = pgm_read_byte_near(sine256 + highByte(phaccu_a));
while (!(SPSR & _BV(SPIF)))
;
SPDR = 0;
while (!(SPSR & _BV(SPIF)))
;
// set the SS line high
PORTB |= 4;
// set the sS line low for the second SPI transfer
PORTB &= (0xFF ^ 4);
// do the second SPI transfer
//SPDR = CODEB_LOADALL;
SPDR = CODEB;
while (!(SPSR & _BV(SPIF)))
;
// do table lookup based on accum 'b'
SPDR = pgm_read_byte_near(sine256 + highByte(phaccu_b));
while (!(SPSR & _BV(SPIF)))
;
SPDR = 0;
while (!(SPSR & _BV(SPIF)))
;
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