基于DSP的低頻頻率特性測試儀
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初始化包含DSP初始化、AD7008初始化以及AD8369的初始化。DSP的初始化主要是對中斷向量的定義，內部時鐘的設置，外部等待時間的設置以及內部空間SRAM／DRAM的映射等，這些都是通過對DSP內部專用寄存器的設置來完成的。AD7008的初始化可通過設置控制寄存器來完成。AD8369的初始化是把AD8369的放大倍數(shù)降為最小-10 dB，可以減少信號源電路的射頻功放的功率，也可以保護增益與相位檢測電路中增益鑒相器AD8302，使AD8302的輸入信號功率保持為最低，防止輸入信號功率過大損壞器件。
3．1．2 HPI中斷服務程序設計
HPI口是連接單片機與DSP的接口，通過HPI口，主機也就是單片機可以向DSP寫數(shù)據(jù)，也可以從DSP的RAM單元讀取數(shù)據(jù)；同時通過HPI口控制寄存器提供的中斷位，以及HPI的中斷信號中斷單片機，主機和單片機可以實現(xiàn)很好的對話。并且，根據(jù)單片機來的數(shù)據(jù)，進行相應操作。其流程圖如圖9所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150898.htm
AD7008單頻工作的目的是為了檢測輸入信號的幅度范圍，從而設置輸入AD8369的增益倍數(shù)。AD7008以起始頻率為頻率點進行單頻工作，輸入信號的幅度檢測由AD8307來完成，檢測結果由ADS8364的C通道進行數(shù)據(jù)轉換，供DSP采集。當采集到的數(shù)據(jù)個數(shù)達到系統(tǒng)設置值后，DSP對數(shù)據(jù)進行處理，判斷出輸入信號的幅度，以設置檢測電路中AD8369(2、3)的增益。
3．1．3 AD中斷服務程序設計
在AD中斷服務子程序中，主要是對采樣數(shù)據(jù)的讀取，如果是ADS8364的C通道的數(shù)據(jù)則是對輸入信號進行幅度判斷：如果是ADS8364的A，B通道的數(shù)據(jù)則是進行幅度相位的測量。測量結束后，將處理好的數(shù)據(jù)送單片機顯示。其流程圖如圖10所示。
通過C通道判斷以后，就設置好了檢測電路中的AD8369(2、3)，完成了掃頻測試前的準備工作，AD7008可以開始掃頻工作了。按照起始頻率、頻率步長、單頻點持續(xù)時間等對AD7008相應寄存器進行設置，使AD7008輸出滿足要求的掃頻信號；緊接著啟動ADS8364的A、B兩通道進行數(shù)據(jù)的轉換，其轉換的是AD8302的增益和相位檢測電壓：DSP在中斷服務子程序中對ADS8364進行數(shù)據(jù)采集。并做以下工作：接收采集數(shù)據(jù)，判斷單頻點采集到的數(shù)據(jù)量，進行單頻點數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波和簡單計算處理，判斷掃描頻率點數(shù)是否達到要求，決定掃頻是否結束，將數(shù)據(jù)轉換成圖形顯示格式送單片機顯示。
3．1．4 1s中斷服務程序設計
1s中斷服務程序較為簡單，就是照看看門狗，看門狗是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要部件，由于系統(tǒng)的高速運行，外界的干擾以及程序內部的有關問題，都有可能導致系統(tǒng)的運行不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)死機的情況。設置看門狗就是在系統(tǒng)出現(xiàn)意外而導致運行紊亂、死機時，自動恢復運行的保證。在系統(tǒng)出現(xiàn)上述情況時，當時間超過1 s時，看門狗將自動重新啟動系統(tǒng)。相關內容在系統(tǒng)硬件設計部分有涉及。
3．2 CPLD軟件設計
CPLD的軟件設計使用MAXIM公司的MAX+PLUSII開發(fā)工具，使用VHDL語言進行編程。這部分程序主要是對來自DSP的信號進行譯碼后，對各個器件進行控制，使整個系統(tǒng)協(xié)調工作，完成測量任務。其設計流程圖如圖11所示。
圖12是CPLD對AD7008控制時序的仿真結果。從圖中可以看到，當IOS和IOSTRB信號為低電平(這時DSP選中IO空間)時，CPLD芯片對DSP的高位地址(ADD15～ADD9)進行譯碼，當高位地址為00H時，選中AD7008芯片，并在DSP讀寫信號RW為低時，DDSWRB變?yōu)榈碗娖?，即對AD7008進行寫入操作；當高位地址為78H時，CPLD使DDSRESET信號變?yōu)榈碗娖?，即對AD7008進行復位操作；當高位地址為01H時，CPLD使DDSFUD信號變?yōu)楦唠娖?，否則變?yōu)榈碗娖?，此信號在上升沿對AD7008內部存貯器進行更新操作?？梢钥闯?，仿真結果符合要求。
圖13是CPLD對模數(shù)轉換芯片ADS8364的仿真結果，同樣，當IOS和IOSTRB信號為低電平(這時DSP選中10空間)時，CPLD芯片對DSP的高位地址(ADD15～ADD9)進行譯碼，當高位地址為20H時，ADCRESETB信號輸出低電平，對AD8364進行復位操作；當高位地址為30H時，ADCCSB信號輸出低電平，對ADS8364進行片選；當最高四位地址(ADD15～ADD12)為0CH時，由ADD11、ADD10、ADD9三位譯碼決定HOLDC、HOLDB、HOLDA的輸出電平；這3個信號分別控制ADS8364的3個采樣通道的轉換。由圖可以看出，其仿真結果符合要求。
4 測量結果
掃頻范圍0．004 7 Hz～5 MHz，可以在全頻段內任意設置掃頻寬度，分辨率為0．004 7 Hz，輸出電平范圍-55～+18 dBm，掃頻步長可以在0．004 7 Hz～0．5 MHz范圍內自行調整；輸出阻抗50 Ω，相位測量精度小于0.1°，幅度測量精度小于0.5 dB，不平坦度+／-0．25 dB，電控衰減并數(shù)字顯示衰減量，能在全頻范圍內自動步進測量，可預置測量范圍及步進頻率值。能顯示幅頻特性和相頻特性曲線，并能根據(jù)選擇，放大局部曲線，可以用對數(shù)坐標和線性坐標顯示，并配有文字標注。
5 結束語
該系統(tǒng)設計可以方便地測量未知網絡中低頻率的相頻特性和幅頻特性，并在LED上顯示。適用于科研、教學以及生產領域等方面，與傳統(tǒng)的頻率測試儀相比，用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術為頻率特性測試儀實現(xiàn)數(shù)字化開辟了道路，利用液晶顯示器技術使頻率特性測試儀小型化成為可能。此測試儀有很強的應用價值，可取代傳統(tǒng)的頻率測試儀。
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