AD9854優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

300 MHz內(nèi)部時(shí)鐘速率

FSK、BPSK、PSK、線性調(diào)頻、AM操作

兩個(gè)集成式12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）

超高速比較器，均方根抖動(dòng)：3 ps

出色的動(dòng)態(tài)性能：80 dB SFDR （100 MHz ± 1 MHz AOUT）

4×至20×可編程基準(zhǔn)時(shí)鐘乘法器

兩個(gè)48位可編程頻率寄存器

兩個(gè)14位可編程相位偏移寄存器

12位可編程振幅調(diào)制和開(kāi)關(guān)輸出形鍵控功能

單引腳FSK和BPSK數(shù)據(jù)接口

通過(guò)輸入/輸出接口提供PSK功能

線性或非線性FM線性調(diào)頻功能，具有單引腳頻率保持功能

AD9854電路圖

下面給出一種用AD9854開(kāi)發(fā)高精度頻率信號(hào)發(fā)生器的簡(jiǎn)易方法，開(kāi)發(fā)者只需要熟悉MCS-51單片機(jī)編程即可。該系統(tǒng)具有開(kāi)發(fā)周期短，開(kāi)發(fā)成本低的特點(diǎn)，也可以作為探索AD9854功能的一種方法，它的電路原理圖見(jiàn)圖2。

系統(tǒng)主要由DDS芯片AD9854、單片機(jī)AT89C51、看門狗定時(shí)器X25045和LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219組成。在這個(gè)系統(tǒng)中提供了8位七段LED顯示器，其中前五位為輸出頻率值，顯示范圍為00.000～99.999MHz，后三位為幅度顯示位，顯示范圍為0～999，表示幅值從零幅度到滿幅度的變化。

16位單片機(jī)對(duì)AD9854控制的實(shí)現(xiàn)

采用對(duì)AD9854進(jìn)行控制的單片機(jī)是凌陽(yáng)公司的SPCE061A，它是一款16位的微處理器，CPU的時(shí)鐘頻率可達(dá)0.32MHz-49.152MHz，32K字的閃存，2K字的工作靜態(tài)存儲(chǔ)器，總共有32位的I/O端口，分為16位的IOA口和16位的IOB口，每個(gè)口都可以單獨(dú)地進(jìn)行輸入輸出設(shè)置。但是這款單片機(jī)不具有其他單片機(jī)的讀寫時(shí)序控制引腳，因此在對(duì)AD9854的控制中，需要單獨(dú)拿出一個(gè)引腳作為讀寫時(shí)序引腳。

由圖1所示，要對(duì)其進(jìn)行控制，首先要搭建好其外部電路，根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)要求，將REFCLKB腳接上電源，實(shí)行單端輸入方式。再將S/PSE2LECT管腳設(shè)置為1，采用并行輸入輸出方式。

搭建好外部電路后，開(kāi)始對(duì)AD9854的I/Oupdate信號(hào)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)信號(hào)控制是否正確關(guān)系著AD9854是否能正常工作。I/Oupdate信號(hào)是為了將操作輸入的數(shù)據(jù)從I/O口緩沖寄存器轉(zhuǎn)移到DDS的核心寄存器中而產(chǎn)生的一個(gè)由低到高的上升沿。這個(gè)信號(hào)可以從外部提供，也可以由內(nèi)部產(chǎn)生。當(dāng)此信號(hào)由外部提供時(shí)，我們應(yīng)將控制寄存器中的INT/EXTUpdateClk位設(shè)置為0，此時(shí)內(nèi)部的系統(tǒng)時(shí)鐘將會(huì)與之同步以防止程序寄存器中的數(shù)據(jù)部分的轉(zhuǎn)移而造成程序執(zhí)行錯(cuò)誤。如要內(nèi)部自行產(chǎn)生，則要將INT/EXTUpdateClk位設(shè)置為1，此時(shí)默認(rèn)的I/OUpdate信號(hào)的周期為65×（SYS2TEMCLOCKPERIOD×2）。同樣內(nèi)部產(chǎn)生的I/Oupdate信號(hào)也可以由32位的UpdatedClock寄存器（地址為16-19）控制，信號(hào)的周期公式是（N+1）×（SYSTEMCLOCKPERIOD×2），其中SYS2TEMCLOCKPERIOD是1/SYSTEMCLOCK，N是需要往32位寄存器中輸入的數(shù)值，它的適用范圍是1至（232-1）。I/OUpdate信號(hào)的高電平的持續(xù)時(shí)間是8個(gè)時(shí)鐘周期。

接下來(lái)，對(duì)AD9854中的內(nèi)部的40個(gè)寄存器進(jìn)行設(shè)置。其中地址為1D-20的寄存器為32位的控制寄存器，分別對(duì)工作模式，比較器，輸出幅度，系統(tǒng)時(shí)鐘等進(jìn)行了控制。

首先，對(duì)地址為1D的寄存器進(jìn)行設(shè)置，此寄存器主要控制比較器開(kāi)關(guān)和各個(gè)輸出通路的開(kāi)關(guān)。在實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有使用到比較器，而且要求各個(gè)通路都有輸出，因此1D地址的控制寄存器保持默認(rèn)值10h。

地址為1E的寄存器主要控制芯片內(nèi)部PLL倍乘器的開(kāi)關(guān)以及倍乘器倍數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中，對(duì)AD9854的外部使用20MHz的晶振作為振蕩源，并將系統(tǒng)工作時(shí)鐘設(shè)定為200MHz，因此要將1E寄存器中的PLLRange位設(shè)置為1，由于用到了AD9854的內(nèi)部PLL倍乘器，所以BypassPLL位設(shè)置為0，倍乘器倍數(shù)應(yīng)設(shè)置為10，因此1E地址的控制器中的內(nèi)容應(yīng)為4Ah。

地址為1F的控制寄存器主要控制芯片的工作模式以及I/Oupdate的內(nèi)外部方式，我們采用的仍然是single-tone模式，而且用的也是內(nèi)部產(chǎn)生I/Oupdate信號(hào)，因此寄存器采用的是默認(rèn)值01h

地址為20的控制寄存器主要是對(duì)輸出波形幅值的控制以及在串行輸入輸出時(shí)的一些設(shè)置。在實(shí)驗(yàn)中，我們采用的是并行輸入輸出方式，因此對(duì)串行的一些設(shè)置都默認(rèn)為0。對(duì)于幅值的設(shè)置，如果是要AD9854內(nèi)部產(chǎn)生幅值，則OSKEN位設(shè)置為0，OSKINT位設(shè)置為1。如果是通過(guò)專門的幅值寄存器對(duì)輸出幅值進(jìn)行調(diào)控，則OSKEN位設(shè)置為1，OSKINT位設(shè)置為0。實(shí)驗(yàn)中，仍然將此控制寄存器的內(nèi)容設(shè)置為默認(rèn)值20h，通過(guò)專門的幅值寄存器對(duì)輸出幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

設(shè)置完控制寄存器后，我們?cè)賹?duì)頻率寄存器，幅度寄存器，相位寄存器進(jìn)行設(shè)置。芯片中共有兩個(gè)頻率寄存器，兩個(gè)相位寄存器。由于我們采用的Single-Tone模式，因此我們只用PhaseAdjust1和FrequencyTuningWord1這兩個(gè)寄存器。

PhaseAdjust寄存器是對(duì)產(chǎn)生的波形的相位進(jìn)行控制，地址為00和01，它是一個(gè)14位的寄存器，因此產(chǎn)生的波形的相位具有14位的精度。

FrequencyTuningWord寄存器是對(duì)波形的頻率進(jìn)行控制，地址為04至09，它的精度為48位，因此我們需要往里面輸入48位的頻率控制字，頻率控制字的計(jì)算公式是：FTW=（DesiredOutputFrequency×2N）/SYSCLK。其中N是相位累加器的分辨率，我們?cè)诖巳?8，算出來(lái)的頻率控制字是一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字，因此要把它轉(zhuǎn)化為48位的二進(jìn)制數(shù)。通過(guò)此寄存器控制的頻率范圍可從0至1/2的SYSCLK。SYSCLK是芯片的系統(tǒng)時(shí)鐘。

對(duì)幅度進(jìn)行控制的寄存器是地址為21至24的OutputShapeKeyI和OutputShapeKeyQ，它們都是12位的寄存器。

在AD9854進(jìn)行讀寫操作時(shí)，重要的問(wèn)題是要注意它的讀寫時(shí)序，在實(shí)驗(yàn)中，我們未對(duì)AD9854進(jìn)行讀操作，所以下面只介紹了寫操作的時(shí)序。

由2圖所示，在進(jìn)行寫操作時(shí)，可將地址和數(shù)據(jù)同時(shí)寫入，在WR引腳接收到一個(gè)高電平后，數(shù)據(jù)和地址被寫入。

具體的寫程序語(yǔ)句如下：

3P_IOB_Data=0x0001;

3P_IOA_Data=0x1e4a;

3P_IOB_Data=0x0000;

這條指令是對(duì)地址為1e的控制寄存器進(jìn)行寫操作，單片機(jī)的IOB0口連接到AD9854的WR引腳。

16位處理器對(duì)AD9854的控制程序

為了更好的說(shuō)明 16位處理器對(duì) AD9854的控制 ，這里寫了一個(gè)程序 ：

#define P_ IOA_Data （ volatile unsigned int 3 ） 0x7000

#define P_ IOA_Buffer （ volatile unsigned int 3 ） 0x7001

#define P_ IOA_D ir （ volatile unsigned int 3 ） 0x7002

#define P_ IOA_A ttrib （ volatile unsigned int 3 ） 0x7003

#define P_ IOB_Data （ volatile unsigned int 3 ） 0x7005

#define P_ IOB_Buffer （ volatile unsigned int 3 ） 0x7006

#define P_ IOB_D ir （ volatile unsigned int 3 ） 0x7007

#define P_ IOB_A ttrib （ volatile unsigned int 3 ） 0x7008

#define P_SystemClock （ volatile unsigned int 3 ） 0x7013

#define P_WatchDog_Clear （ volatile unsigned int 3 ） 0x7012 / /對(duì)單片機(jī) I/O地址設(shè)置

void main （ ）

{

3 P_ IOA_D ir = 0xffff;

3 P_ IOA_A ttrib = 0xffff;

3 P_ IOA_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_D ir = 0xffff;

3 P_ IOB_A ttrib = 0xffff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000; / /對(duì)單片機(jī) I/O口的屬性進(jìn)行操作

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x1600;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x1700;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x1807;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x19CF;

3 P_ IOB_Data = 0x0000; / /對(duì) update信號(hào)周期的設(shè)置

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x1d10;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x1e0a

P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x1f01;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x2020;

3 P_ IOB_Data = 0x0000; / /對(duì)控制寄存器的設(shè)置

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x210f;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x22ff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x230f;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x24ff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000; / /幅度控制

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x0400;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x05ff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x06ff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x07ff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x08ff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000;

3 P_ IOB_Data = 0x0001;

3 P_ IOA_Data = 0x09ff;

3 P_ IOB_Data = 0x0000; / /頻率控制

while （1）

{

3 P_WatchDog_Clear = 0x0001;

}

程序中，將update信號(hào)的周期設(shè)置為20μs，得出的控制字為000007CF。將頻率控制寄存器中寫入00ffffffffff，此數(shù)字轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為1099511627775，代入到頻率控制字的計(jì)算公式中得出可以得到781.25kHz的頻率。用示波器進(jìn)行測(cè)量觀察，得到圖3波形：

由觀察到的波形可以看出 ， update信號(hào)的周期為 20μs，輸出波形的頻率為 782. 9kHz，與初始設(shè)定值相一致 ，可知 ，實(shí)驗(yàn)程序是正確的。