探索这款全面的波形发生器,为您的解决方案添加无缝的信号生成功能。
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硬件概览
它是如何工作的?
Waveform Click基于Analog Devices的AD9833,这是一款低功耗、可编程的波形发生器。Analog Devices在高质量数字信号处理(DSP)解决方案市场上享有盛誉。AD9833 IC基于直接数字合成(DDS),在其输出端生成具有可编程频率和可选波形的波形。AD9833和同一公司的数字电位计IC AD5227通过SPI接口控制,允许频率和振幅快速变化,无需额外的延迟。DDS通过利用信号相位线性变化的事实来生成模拟波形。对于简单的周期函数(如正弦函数),相位在线性变化的范围为0到2π。这允许构建数控振荡器(NCO)块,其输出的数值随时间线性变化,在0到2^28 - 1之间(因为AD9833 IC具有28位相位累加器)。NCO块的连续变化输出用作查找表(LUT)的索引,LUT包含输出波形的振幅。NCO输出变化越快,输出信号频率越高,这是DDS的基础。与其他类型的合成(例如PLL)相比,
DDS的主要优势在于其简单的方法。频率可以以小步长(取决于时钟发生器)变化,而最大频率可以轻松达到GHz。除了NCO和LUT,AD9833还包含其他必要的模块来在输出端生成波形。它还具有10位DAC,将数字值转换为输出端的模拟电压。由于ADC只有10位宽,LUT不需要太多元素。ADC的分辨率是瓶颈,因此LUT数据需要稍高的分辨率。这进一步降低了复杂性和成本。AD9833可以完全避免使用LUT,生成方波(仅使用DAC的MSB),其频率可以进一步倍增,生成三角波(通过将NCO直接重定向到DAC而不是通过LUT扫描)。AD9833的工作模式可以通过SPI接口上的配置寄存器进行设置。有关AD9833 IC的更多详细信息,请参阅AD9833的数据手册。然而,兼容mikroSDK的库包含简化与AD9833 IC一起使用的函数。AD9833的输出被路由到AD5227数字电位计,用于设置输出信号的
振幅。此电位计用于在0V和3.3V之间缩小振幅。它通过SPI接口控制。使用电位计是因为AD9833 IC不提供调节输出信号振幅的方法。Waveform Click使用25MHz时钟发生器,允许频率以0.1Hz的步长变化。时钟的高速允许生成非常高的频率,使得此Click板™可以生成频率高达5MHz的非常干净的正弦波和频率高达12MHz的方波。集成的时钟发生器提供一个STAND-BY引脚,用于打开或关闭时钟。如果此引脚具有高电平逻辑状态,则时钟发生器将生成25MHz时钟信号。此引脚通过上拉电阻连接到VCC,因此默认情况下启用25MHz时钟发生器。Click板™的输出信号由ADA4891-1低噪声运算放大器缓冲,提供恒定阻抗和对整个电路的有限保护。它可以通过SMA连接器获得,允许使用屏蔽同轴电缆。
功能概述
开发板
Nucleo-64搭载STM32F030R8 MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO®
Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,支持ST-LINK USB VBUS或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用
连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M0
MCU 内存 (KB)
64
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
8192
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 Click驱动程序的 API。
关键功能:
waveform_sine_output
- 正弦波输出功能waveform_triangle_output
- 三角波输出功能waveform_square_output
- 方波输出功能
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
* \brief Waveform Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of Waveform click board.
*
* The application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the communication interface and configures the click board.
*
* ## Application Task
* Predefined commands are inputed from the serial port.
* Changes the signal frequency, waveform or amplitude depending on the receiver command.
*
* \author MikroE Team
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "waveform.h"
static waveform_t waveform;
static log_t logger;
static uint32_t frequency = 200000;
static uint32_t frequency_step = 10000;
/**
* @brief Waveform display commands function.
* @details This function displays the list of supported commands on the USB UART.
* @return None.
* @note None.
*/
void waveform_display_commands ( void );
/**
* @brief Waveform parse command function.
* @details This function checks if the input command is supported and executes it.
* @param[in] command : Command input, for more details refer to @b waveform_display_commands function.
* @return None.
* @note None.
*/
void waveform_parse_command ( uint8_t command );
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
waveform_cfg_t waveform_cfg;
/**
* 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.
waveform_cfg_setup( &waveform_cfg );
WAVEFORM_MAP_MIKROBUS( waveform_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( SPI_MASTER_ERROR == waveform_init( &waveform, &waveform_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
waveform_sine_output( &waveform, frequency );
log_printf( &logger, "Sine wave output set with approx. frequency: %lu Hz\r\n", frequency );
waveform_display_commands ( );
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
uint8_t command = 0;
if ( 1 == log_read ( &logger, &command, 1 ) )
{
waveform_parse_command ( command );
}
}
int main ( void )
{
/* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
#ifdef PREINIT_SUPPORTED
preinit();
#endif
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
return 0;
}
void waveform_display_commands ( void )
{
log_printf( &logger, "-------------------------------------------\r\n" );
log_info( &logger, "- UART commands list -\r\n" );
log_printf( &logger, "'+' - Increase amplitude.\r\n" );
log_printf( &logger, "'-' - Decrease amplitude.\r\n" );
log_printf( &logger, "'S' - Select sine wave output and increase frequency.\r\n" );
log_printf( &logger, "'s' - Select sine wave output and decrease frequency.\r\n" );
log_printf( &logger, "'T' - Select triangle wave output and increase frequency.\r\n" );
log_printf( &logger, "'t' - Select triangle wave output and decrease frequency.\r\n" );
log_printf( &logger, "'Q' - Select square wave output and increase frequency.\r\n" );
log_printf( &logger, "'q' - Select square wave output and decrease frequency.\r\n" );
log_printf( &logger, "'L' or 'l' - Display commands list.\r\n" );
log_printf( &logger, "-------------------------------------------\r\n" );
}
void waveform_parse_command ( uint8_t command )
{
switch ( command )
{
case '+':
{
log_printf( &logger, "Increasing amplitude of the current wave.\r\n" );
waveform_digipot_inc ( &waveform );
break;
}
case '-':
{
log_printf( &logger, "Decreasing amplitude of the current wave.\r\n" );
waveform_digipot_dec ( &waveform );
break;
}
case 'S':
{
log_printf( &logger, "Increasing frequency of the sine wave.\r\n" );
frequency += frequency_step;
waveform_sine_output( &waveform, frequency );
log_printf( &logger, "Approx. frequency: %lu Hz\r\n", frequency );
break;
}
case 's':
{
log_printf( &logger, "Decreasing frequency of the sine wave.\r\n" );
if ( frequency < frequency_step )
{
frequency = 0;
}
else
{
frequency -= frequency_step;
}
waveform_sine_output( &waveform, frequency );
log_printf( &logger, "Approx. frequency: %lu Hz\r\n", frequency );
break;
}
case 'T':
{
log_printf( &logger, "Increasing frequency of the triangle wave.\r\n" );
frequency += frequency_step;
waveform_triangle_output( &waveform, frequency );
log_printf( &logger, "Approx. frequency: %lu Hz\r\n", frequency );
break;
}
case 't':
{
log_printf( &logger, "Decreasing frequency of the triangle wave.\r\n" );
if ( frequency < frequency_step )
{
frequency = 0;
}
else
{
frequency -= frequency_step;
}
waveform_triangle_output( &waveform, frequency );
log_printf( &logger, "Approx. frequency: %lu Hz\r\n", frequency );
break;
}
case 'Q':
{
log_printf( &logger, "Increasing frequency of the square wave.\r\n" );
frequency += frequency_step;
waveform_square_output( &waveform, frequency );
log_printf( &logger, "Approx. frequency: %lu Hz\r\n", frequency );
break;
}
case 'q':
{
log_printf( &logger, "Decreasing frequency of the square wave.\r\n" );
if ( frequency < frequency_step )
{
frequency = 0;
}
else
{
frequency -= frequency_step;
}
waveform_square_output( &waveform, frequency );
log_printf( &logger, "Approx. frequency: %lu Hz\r\n", frequency );
break;
}
case 'L': case 'l':
{
waveform_display_commands ( );
break;
}
default :
{
log_error( &logger, "Wrong command." );
break;
}
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END