中级
30 分钟

使用AD9834和TM4C129EKCPDT塑造您的信号

频率激励/波形生成

Waveform 2 Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 25, 2024

点击板

Waveform 2 Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C129EKCPDT

通过先进的波形发生器实现正弦和三角波输出以及频率相位调谐和调制。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Waveform 2 Click 基于 Analog Devices 的 AD9834,这是一款 75 MHz 低功耗 DDS 设备,能够产生高性能的正弦波、三角波和方波输出。AD9834 可以实现多种简单和复杂的调制方案,这些调制方案在数字域中完全实现,允许使用 DSP 技术精确实现复杂的调制算法。它包含一个通过 SPI 串行接口访问的 16 位控制寄存器,可根据用户的需求设置 AD9834 的操作方式。AD9834 的内部电路包括数控振荡器 (NCO)、频率和相位调制器、SIN ROM、DAC、比较器和稳压器。AD9834 的输出通过 RC 网络滤波,然后通过 THS4551 放大,THS4551 是一个差分放大器,提供了从单端源到德州仪器的高精度模数转换器所需的差分输

出的简便接口。AD9834 的输出信号沿两条路径传输。当发生器的输出波形为正弦波或三角波时,一条路径被路由到标记为 Signal Out 的输出连接器;而当发生器的输出波形为方波时,另一条路径被路由到标记为 Square Out 的输出连接器。除了正电源电压要求外,THS4551 放大器还需要负电源电压,这是通过 ADM8829 实现的,ADM8829 是一个电荷泵电压逆变器,用于从 Analog Devices 的正输入生成负电源电压。该 Click 板™ 还具有 75MHz 的外部振荡器,由 mikroBUS™ 插座的 EN 引脚启用,代表 AD9834 可以接受的最大频率。75MHz 时钟在高频率下产生最干净的正弦波形,而低频率则会产生误差。除了这些功能

外,Waveform 2 Click 还具有 EEPROM 存储器 IC 24AA64,这是 Microchip 的一款 I2C 可配置的 64K 串行 EEPROM,可用于各种存储应用。Waveform 2 Click 使用兼容标准 SPI、QSPI™ 和 MICROWIRE™ 的 3 线 SPI 串行接口与 MCU 通信,操作时钟速率最高可达 40 MHz。此外,它还具备复位功能,这是 AD9834 初始化过程中所需的,通过 mikroBUS™ 插座的 RST 引脚实现和路由。该 Click 板™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下工作。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。不过,该 Click 板™ 配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Waveform 2 Click top side image
Waveform 2 Click bottom side image

功能概述

开发板

Fusion for TIVA v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如不同的32位ARM® Cortex®-M基础MCUs,来自Texas Instruments,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次通过WiFi网络实现的嵌入式调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,Fusion for TIVA v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何

时候都能访问。Fusion for TIVA v8开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个先进的集成CODEGRIP程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对JTAG、SWD和SWO Trace(单线输出)的支持,并与Mikroe软件环境无缝集成。此外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB HOST/DEVICE、CAN(如果MCU卡支持的话)和以

太网也包括在内。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™标准,为MCU卡提供了标准化插座(SiBRAIN标准),以及两种显示选项,用于TFT板线产品和基于字符的LCD。Fusion for TIVA v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

Fusion for Tiva v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

128

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PK3
RST
SPI Chip Select
PH0
CS
SPI Clock
PQ0
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PQ2
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Enable
PL4
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PD2
SCL
I2C Data
PD3
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Waveform 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for Tiva v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
v8 SiBRAIN Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Waveform 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • waveform2_set_freq - 设置输出频率的功能

  • waveform2_sine_output - 设置正弦波输出的功能

  • waveform2_triangle_output - 设置三角波输出的功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Waveform2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the Waveform 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialize the communication interface, preforming hardware reset, and configure the click board.
 *
 * ## Application Task
 * Predefined characters are inputed from the serial port.
 * Depending on the character sent the signal frequency, waveform or amplitude
 * will be changed.
 *
 * - Command:
 * [ + ] - Increase frequency
 * [ - ] - Decrease frequency
 * [ t ] - Triangle-shaped signal
 * [ s ] - The signal in the form of a sinusoid
 * 
 * - Additional Functions :
 * aprox_freq_calculation( float freqency ) - This function is used to calculate the aproximate 
 * value that will be written to the frequency set register.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "waveform2.h"

static waveform2_t waveform2;
static log_t logger;

float value = 100000;
char demo_rx_buf[ 10 ];
char demo_tx_buf[ 10 ] = "MikroE";

/**
 * @brief Aproximate frequency calculation function.
 * @details This function is used to calculate the aproximate value that will be 
 * written to the frequency set register..
 */
uint32_t aprox_freq_calculation ( float freqency );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    waveform2_cfg_t waveform2_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    waveform2_cfg_setup( &waveform2_cfg );
    WAVEFORM2_MAP_MIKROBUS( waveform2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = waveform2_init( &waveform2, &waveform2_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    waveform2_default_cfg ( &waveform2 );

    log_printf( &logger, "---- EEPROM test ----\r\n " );
    log_printf( &logger, ">> Write [MikroE] to address 0x0123\r\n " );
    waveform2_eeprom_write_string( &waveform2, 0x0123, demo_tx_buf, 6 );
    waveform2_eeprom_read_string ( &waveform2, 0x0123, demo_rx_buf, 6 );
    log_printf( &logger, ">> Read data: %s  from address 0x0123.... \r\n ", demo_rx_buf );
    Delay_ms( 1000 );
    waveform2_hw_reset( &waveform2 );
    Delay_ms( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---- Waveform set freqency ----\r\n" );
    int32_t freqency;
    freqency = aprox_freq_calculation( value );
    waveform2_set_freq( &waveform2, freqency );
    waveform2_triangle_output( &waveform2 );
    Delay_ms( 1000 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    char rx_data;
    uint32_t freq_data;

    if ( log_read( &logger, &rx_data, 1 ) ) {
        switch ( rx_data ) {
            case '+': {
                if ( value > 200000 ) {
                    value = 0;
                }
                value += 100000;
                freq_data = aprox_freq_calculation( value );
                waveform2_set_freq( &waveform2, freq_data );
                log_printf( &logger, ">> Increasing the frequency \r\n " );
                break;
            }

            case '-': {
                if ( value < 200000 ) {
                    value = 400000;
                }
                value -= 100000;
                freq_data = aprox_freq_calculation( value );
                waveform2_set_freq( &waveform2, freq_data );
                log_printf( &logger, ">> Decreasing the frequency \r\n " );
                break;
            }

            case 't': {
                waveform2_triangle_output( &waveform2 );
                log_printf( &logger, ">> Triangle output \r\n " );
                break;
            }

            case 's': {
                waveform2_sine_output( &waveform2 );
                log_printf( &logger,  ">> Sinusoid output \r\n " );
                break;
            }
        }
    }
}

void main ( void ) {
    application_init( );

    for ( ; ; ) {
        application_task( );
    }
}

uint32_t aprox_freq_calculation ( float freqency ) {
    uint32_t calculation;
    float WAVEFORM_OSC_FREQ = 50000000.0;
    float WAVEFORM_CONSTANT = 268435456.0; 

    calculation = freqency * ( WAVEFORM_CONSTANT / WAVEFORM_OSC_FREQ );

    return calculation;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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