基于DSP正弦信號發(fā)生器設(shè)計

摘要：提出了一種基于TMS320C5402實現(xiàn)正弦信號發(fā)生器的設(shè)計原理與方法，介紹了所設(shè)計的正弦信號發(fā)生器硬件電路結(jié)構(gòu)和軟件程序流程圖。結(jié)合DSP硬件特性，通過使用泰勒級數(shù)展開法得到設(shè)定參數(shù)的正弦波形輸出，達(dá)到設(shè)計目的。該信號發(fā)生器彌補(bǔ)了通常信號發(fā)生器模式固定，波形不可編程的缺點，其具有實時性強(qiáng)，波形精度高，可方便調(diào)節(jié)頻率和幅度、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理器；信號發(fā)生器；多通道緩沖串行口；獨立鍵盤

隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對信號發(fā)生器波形的要求越來越高。目前，常用信號發(fā)生器大部分是由模擬電路構(gòu)成，當(dāng)這種模擬信號發(fā)生器用于低頻輸出時，由于需要較大的RC值，導(dǎo)致參數(shù)準(zhǔn)確度難以保證，且造成體積和功耗偏大，而數(shù)字式波形發(fā)生器，因其輸出幅值穩(wěn)定、輸出頻率連續(xù)可調(diào)的優(yōu)點，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(tǒng)集成度強(qiáng)的優(yōu)勢，可以設(shè)計基于DSP的正弦信號發(fā)生器，該發(fā)生器實時性強(qiáng)、可擴(kuò)展性好、波形精度高、可調(diào)節(jié)頻率和幅度、穩(wěn)定性好、用途廣泛，各方面均優(yōu)于模擬信號發(fā)生器和數(shù)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(shè)計方法。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1 系統(tǒng)硬件框圖
該正弦信號發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要由TMS320C5402芯片，D／A轉(zhuǎn)換器，獨立鍵盤等幾部分組成。

1．2 TMS320C5402簡介
TMS320C5402芯片采用先進(jìn)的修正哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)有8條總線、在片存儲器和在片外圍電路等硬件，同時還有高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)，具有功耗小、高度并行等優(yōu)點。此外，其支持C語言和匯編語言混合編程，高效的流水線操作和靈活的尋址方式使其適合高速實時信號處理。
1．3 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分設(shè)計
McBSP(Multi-channel Buffered Serial)即多通道緩沖串口，包括一個數(shù)據(jù)通道和一個控制通道。數(shù)據(jù)通道通過DX引腳發(fā)送數(shù)據(jù)、DR引腳接收數(shù)據(jù)。控制通道完成的任務(wù)包括內(nèi)部時鐘的產(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(fù)責(zé)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。控制信息則是通過控制通道以時鐘和幀同步信號的形式傳送。
數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用TLC320AD50C，其是TI公司出品的一塊將A／D和D／A轉(zhuǎn)換功能集成在一起的接口芯片，采用∑-△技術(shù)在低系統(tǒng)成本下實現(xiàn)高精度的A／D和D／A轉(zhuǎn)換。該芯片由一對16 bit同步串行轉(zhuǎn)換通道組成，在A／D之后有一個抽取濾波器，在D／A之前有一個插值濾波器。
TLC320AD50C可以與TMS320C5402 DSP的McBSP無縫串行連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲和處理。SCLK輸出時鐘，M／S主從模式選擇(H為高電平，為主機(jī)模式)，DIN串行輸入，DOUT串行輸出，F(xiàn)S幀同步信號輸出，對應(yīng)DSP的各相應(yīng)引腳。McBSP和D／A芯片的硬件電路連接如圖2所示。