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30 分钟

使用AD9837和MK64FN1M0VDC12构建各种波形信号发生器

欢乐波形

Waveform 3 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 25, 2024

点击板

Waveform 3 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

设计并开发一个波形发生器,以生成特定的波形来模拟传感器输入,用于测试和验证目的。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Waveform 3 Click基于AD9837,这是一款完全集成的直接数字合成(DDS)设备,能够产生高性能的正弦波和三角波输出,由Analog Devices提供。它还具有一个内部比较器,允许生成用于时钟生成的方波。凭借28位宽的频率寄存器,输出频率和相位可以通过软件编程,便于调节。AD9837能够在数字域中完全实现广泛的复杂和简单调制方案,允许使用DSP技术准确和精确地实现复杂的调制算法。AD9837的内部电路包括数控振荡器(NCO)、频率和相位调制器、SIN ROM、DAC、比较器和调节器。此

外,它还具有一个高性能的板载16MHz修整通用振荡器,可以作为AD9837的主时钟,实现0.06Hz的分辨率。AD9837提供多种输出,可以从板载输出SMA连接器获得。AD9837的各种输出选项(正弦波、三角波和方波)使这款Click板™适用于各种应用,包括调制应用。它也非常适合信号发生器应用,并且由于其低电流消耗,它也适用于可以作为本地振荡器的应用。Waveform 3 Click通过与标准SPI、QSPI™、MICROWIRE™和DSP接口标准兼容的3线SPI串行接口与MCU通信,工作

时钟速率可达40MHz。此外,它还具有额外功能,如可编程睡眠功能,允许外部控制电源关闭模式和复位功能,将相应的内部寄存器重置为0以提供中间量级的模拟输出。需要注意的是,复位功能不会重置相位、频率或控制寄存器。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。然而,该Click板™配有包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Waveform 3 Click top side image
Waveform 3 Click bottom side image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。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,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PC4
CS
SPI Clock
PC5
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PC6
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Waveform 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 Waveform 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • waveform3_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • waveform3_init - 初始化函数。

  • waveform3_default_cfg - Click 默认配置函数。

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 Waveform3 Click example
 *
 * # Description
 * This demo app shows the basic capabilities of Waveform 3
 * click board. First, the sinusoidal wave is incremented
 * to targeted frequency for visually pleasing introduction
 * after which it changes between 4 modes of output.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Application initializes the UART LOG and SPI drivers,
 * resets the device and sets frequency and phase shift to
 * default values. In the end, the mode is set with the 
 * preferred freq and phase channel.
 *
 * ## Application Task
 * Task commences with the start frequency rising up to
 * the targeted one. When it reaches desired frequency,
 * the mode changes every 5 seconds which includes: 
 * sinusoidal, triangular, DAC divided by 2 and DAC
 * outputs respectively.
 *
 * *note:*
 * Waveform 3 click might not provide a high enough peak to peak signal on higher frequencies.
 * The user can freely implement custom buffer for the output stage.
 * Special thanks to my esteemed co-worker Nenad Filipovic for support during firmware development.
 *
 * @author Stefan Nikolic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "waveform3.h"

static waveform3_t waveform3;
static log_t logger;

static uint32_t start_frequency = 100;
static uint32_t rising_factor = 10;
static uint32_t target_frequency = 10000;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;              /**< Logger config object. */
    waveform3_cfg_t waveform3_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.

    waveform3_cfg_setup( &waveform3_cfg );
    WAVEFORM3_MAP_MIKROBUS( waveform3_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = waveform3_init( &waveform3, &waveform3_cfg );
    if ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    waveform3_default_cfg( &waveform3 );
    Delay_ms( 500 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    waveform3_set_mode( &waveform3, WAVEFORM3_CFG_MODE_SINUSOIDAL, WAVEFORM3_CFG_FREQ_REG0, WAVEFORM3_CFG_PHASE_REG0 );
}

void application_task ( void ) {
    uint8_t cfg_mode_switch;
    
    if ( start_frequency < target_frequency ) {
        if ( start_frequency / rising_factor < 100 ) {
            start_frequency += rising_factor;
            waveform3_set_freq( &waveform3, start_frequency, WAVEFORM3_CFG_FREQ_REG0 );
            Delay_ms( 5 );
        } else {
            rising_factor += 10;
        }
    } else {
        for ( cfg_mode_switch = 0 ; cfg_mode_switch < 4 ; cfg_mode_switch++ ) {
        waveform3_set_mode( &waveform3, cfg_mode_switch, WAVEFORM3_CFG_FREQ_REG0, WAVEFORM3_CFG_PHASE_REG0 );
        Delay_ms( 5000 );
        }
    }
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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