基于DSP正弦信號發(fā)生器設計

當沒有按下鍵時，對應的I／O接口線輸入為高電平，當按下鍵時，對應的I／O接口線輸入為低電平，則請求中斷INT1。而在讀鍵時，每一個鍵的狀態(tài)通過讀入鍵值的高低電平來反應。在中斷服務程序中通過執(zhí)行判鍵程序，判斷是哪個鍵按下，從而設置對應的幅度和頻率，執(zhí)行產生正弦波形的程序。
獨立式鍵盤的電路配置靈活、軟件簡單。但每個按鍵要占用1根I／O接口線，在按鍵較多時，I／O接口線浪費較大。故在按鍵數量不多時采用這種方法，本系統采用4個獨立按鍵，而DSP芯片有足夠的I／O接口可供使用，設計時可以充分利用這一特點來連接硬件，至于對按鍵時抖動的消除可在軟件中完成。使用中斷，可提高CPU的效率，實現資源共享和并行處理，同時也可以在芯片運行過程中對突發(fā)故障做出及時發(fā)現和處理。

2 系統軟件設計
2．1 正弦波形產生原理
常見產生正弦波的方法有6種：(1)采樣回放法；(2)實時計算法；(3)查表法；(4)查表結合插值法；(5)數值迭代法；(6)泰勒級數展開法。
采樣回放法容易實現，但系統的擴展性差，且并沒有充分利用DSP的數據計算處理能力。實時計算法需要花費較多時間，只能產生較低頻率的正弦波，而且存在計算精度與計算時間的矛盾。查表法的精度受表的大小影響較大，表越大精度越高，但是存儲量也越大。查表結合插值法亦稱混合法，用它產生的正弦波達不到理想的精度。數值迭代法較難編寫出清晰的程序來。泰勒級數展開法是一種有效的方法，與查
表法和查表結合插值法相比，該方法需要的存儲單元很少，而且精度更高。一個角度為的正弦和余弦函數，展開成5項泰勒級數如下


式中，x為θ的弦度值，正弦波的波形可以看成是由無數個點組成，這些點與x軸的每個角度值相對應，利用DSP可大量重復計算的優(yōu)勢來計算出x軸每一點對應的y值，然后通過D／A轉換即可輸出連續(xù)的正弦模擬信號。
2．2 變頻調幅的方法
(1)16位定時模塊。
C5402 DSP芯片片內定時器是一個軟件可編程的計數器，它包括以下3個16位存儲器映射寄存器：定時寄存器TIM，定時器周期寄存器PRD和定時控制寄存器TCR。片內定時器中，4位的預定標計數器PSC和16位定時計數器TIM組成一個20位的計數器，定時器每個CPU時鐘周期減1，每次計數器減到0將產生定時器中斷(TINT)，同時PSC和TIM重新載入預設的值。定時器中斷TINT的速率可由式(3)計算。

(2)變頻調幅實現方法。
調幅的實現相對簡單，只需在所有采樣值前乘以一個調幅因子A1就可得到相應的正弦波幅值A。而調頻的實現必須依賴于C5402芯片內的16位定時器。DSP芯片不斷向D／A芯片送出采樣值，然后經模數轉換后可在示波器上觀察到連續(xù)的正弦波形。先預設要產生的正弦信號頻率為f，根據正弦波生成原理可知，向D／A送出采樣值的間隔，即向D／A送值的周期T1=T／N(N為采樣點數)，那么向D／A送值的頻率為f1=N×f，即向D／A送值的頻率是期待產生的正弦波信號頻率的N倍。
因此，為了能夠調節(jié)產生正弦信號的頻率，實際上改變向D／A芯片送值的頻率即可。而改變向D／A芯片送值的頻率就得用到C5402芯片內的16位定時器。根據式(3)將需要的頻率值換算成PRD內的初值和TDDR的初值，并將該初值分別置入PRD和TDDR。