AD9854優(yōu)勢和特點(diǎn)

300 MHz內(nèi)部時鐘速率

FSK、BPSK、PSK、線性調(diào)頻、AM操作

兩個集成式12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）

超高速比較器，均方根抖動：3 ps

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

4×至20×可編程基準(zhǔn)時鐘乘法器

兩個48位可編程頻率寄存器

兩個14位可編程相位偏移寄存器

12位可編程振幅調(diào)制和開關(guān)輸出形鍵控功能

單引腳FSK和BPSK數(shù)據(jù)接口

通過輸入/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開發(fā)高精度頻率信號發(fā)生器的簡易方法，開發(fā)者只需要熟悉MCS-51單片機(jī)編程即可。該系統(tǒng)具有開發(fā)周期短，開發(fā)成本低的特點(diǎn)，也可以作為探索AD9854功能的一種方法，它的電路原理圖見圖2。

系統(tǒng)主要由DDS芯片AD9854、單片機(jī)AT89C51、看門狗定時器X25045和LED顯示驅(qū)動芯片MAX7219組成。在這個系統(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AD9854控制的實(shí)現(xiàn)

采用對AD9854進(jìn)行控制的單片機(jī)是凌陽公司的SPCE061A，它是一款16位的微處理器，CPU的時鐘頻率可達(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)的讀寫時序控制引腳，因此在對AD9854的控制中，需要單獨(dú)拿出一個引腳作為讀寫時序引腳。

由圖1所示，要對其進(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，開始對AD9854的I/Oupdate信號進(jìn)行設(shè)置，對信號控制是否正確關(guān)系著AD9854是否能正常工作。I/Oupdate信號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)生的一個由低到高的上升沿。這個信號可以從外部提供，也可以由內(nèi)部產(chǎn)生。當(dāng)此信號由外部提供時，我們應(yīng)將控制寄存器中的INT/EXTUpdateClk位設(shè)置為0，此時內(nèi)部的系統(tǒng)時鐘將會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)行錯誤。如要內(nèi)部自行產(chǎn)生，則要將INT/EXTUpdateClk位設(shè)置為1，此時默認(rèn)的I/OUpdate信號的周期為65×（SYS2TEMCLOCKPERIOD×2）。同樣內(nèi)部產(chǎn)生的I/Oupdate信號也可以由32位的UpdatedClock寄存器（地址為16-19）控制，信號的周期公式是（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信號的高電平的持續(xù)時間是8個時鐘周期。

接下來，對AD9854中的內(nèi)部的40個寄存器進(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，分別對工作模式，比較器，輸出幅度，系統(tǒng)時鐘等進(jìn)行了控制。

首先，對地址為1D的寄存器進(jìn)行設(shè)置，此寄存器主要控制比較器開關(guān)和各個輸出通路的開關(guān)。在實(shí)驗(yàn)中，沒有使用到比較器，而且要求各個通路都有輸出，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倍乘器的開關(guān)以及倍乘器倍數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中，對AD9854的外部使用20MHz的晶振作為振蕩源，并將系統(tǒng)工作時鐘設(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，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輸出波形幅值的控制以及在串行輸入輸出時的一些設(shè)置。在實(shí)驗(yàn)中，我們采用的是并行輸入輸出方式，因此對串行的一些設(shè)置都默認(rèn)為0。對于幅值的設(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。如果是通過專門的幅值寄存器對輸出幅值進(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，通過專門的幅值寄存器對輸出幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

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

PhaseAdjust寄存器是對產(chǎn)生的波形的相位進(jìn)行控制，地址為00和01，它是一個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，我們在此取48，算出來的頻率控制字是一個十進(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)時鐘。

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

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

具體的寫程序語句如下：

3P_IOB_Data=0x0001;

3P_IOA_Data=0x1e4a;

3P_IOB_Data=0x0000;

這條指令是對地址為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AD9854的控制程序

為了更好的說明 16位處理器對 AD9854的控制 ，這里寫了一個程序 ：

#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 update信號周期的設(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)行測量觀察，得到圖3波形：

由觀察到的波形可以看出 ， update信號的周期為 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。