AD9914 串行模式使用

最新推荐文章于 2024-10-29 19:18:39 发布

shx_2613

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/shx_2613/article/details/123359393

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串行模式下需要使用引脚为

DO: /CS D1:SCLK D2:SDIO D3:SDO

D4: RESET

F0-F3:模式选择 F3:F0 0001

IO_UPDATE 上升沿跟新

其时序图如下：

注意其 /CS 和 SCLK 的不同可导致回送数据线的不同

其INSTRUCTION CYCLE 结构为 I7:I1 R/w|x|A5:A0

其 DATA CYCLE 根据寄存器的不同而有不同长度

寄存器描述：

CRF1 0x00 功能控制寄存器，包含 OSK VCO cal 等功能开关

频率控制关系到3个寄存器 0x04 05 06 = FTW B A

Fo = Fs(FTW + A/B)/2^32

Fo < 1/2 Fs

FTW<2^31

A<B

计算 A B FTW 寄存器值的过程，

Fs 为系统工作频率是确定的。

Fo/Fs = M/N, 具体方法为 GCD（Fo/Fs），然后除一下。

FTW = M*2^32/N 取整数;

计算中间值 Y = 2^32*M - FTW*N

A/B = Y/N(再次用最大公约数去约一下)

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shx_2613

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公司级项目-AD9914扫频源（二）AD9914工作模式及配置方式

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7191

在并行模式中，32引脚端口(位[31:0])分为3组，它们分别是：由16个数据位组成的位[31:16]、由8个地址位组成的位[15:8]、以及由3个控制位组成的位[2:0]。图41中的表格使用DDS的频率(FTW[31:0])、相位(POW[15:0])和幅度(AMP[15:0])参数识别位[31:0]，从而显示32引脚并行端口的分段。该32引脚并行端口组成一个32位字，以位[31:0]表示(31表示最高有效位(MSB)，0表示最低有效位(LSB))，4个功能引脚以F[3:0]表示。当其有效时，暂停扫描。

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AD9914评估板功能概述: AD9914是一款直接数字频率合成器(DDS)，内置一个12位数模转换器，目标工作速率最高达3.5 GSPS。同时先进的DDS技术，连同高速、高性能数模转换器，构成数字可编程的完整高频合成器，能够产生最高1.4 GHz的频率捷变模拟输出正弦波。AD9914专为提供快速跳频和精密调谐分辨率（标准模式下32位、可编程模数模式下64位）而设计。这款器件还实现了快速相位与幅度跳频功能。频率调谐和控制字通过串行或并行I/O端口载入AD9914。它还支持在用户定义线性扫描模式下工作，可产生频率、相位或幅度的高度线性扫描波形。另外集成了一个高速并行数据输入端口，可支持极性调制方案的高数据率以及相位、频率和幅度调谐字的快速编程。 AD9914评估板具体参数如下: 3.5 GSPS内部时钟速度集成12位 DAC 频率调谐分辨率:190 pHz 16位相位调谐分辨率 12位幅度调整可编程模数自动线性和非线性频率扫描能力 32位并行数据路径接口 8种频率/相位偏移形式相位噪声:−128 dBc/Hz（1396 MHz时偏移频率为1kHz）宽带SFDR >50 dBc 串行或并行I/O控制 1.8 V/3.3 V电源供电内部结构框图如下: AD9914评估板实物图片: 附件内容包括: AD9914评估板原理图PDF档、bom清单以及gerber文件； DDS_AD9914测试代码； AD9914评估板使用指南；基于该评估板测试软件；

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类似的，如果DRG输出处于负斜率斜坡中间，DRCTL引脚由逻辑0变为逻辑1，那么DRG会立即切换成正斜率参数，恢复在两个限值之间振荡输出。当两个非驻留位同时设置时，每次DRG输出达到编程设定的上限值或下限值后(假定DRG过输出使能位(0x01[13])已设置)，DROVER信号会产生一个正脉冲(两个DDS时钟周期)。不过，在非驻留操作中，DRG输出不一定保持在上下限值。例如，设置数字斜坡非驻留高位，则当达到上限值时，DRG会自动(立即)跳到下限值(这一过程并非以斜坡方式返回下限值，而是直接跳至下限值)。

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3.5 GSPS 内部时钟速度 ► 集成 12 位数字转换器 ► 频率调谐分辨率高达 190 pHz ► 16 位相位调谐分辨率 ► 12 位幅度缩放 ► 可编程模数 ► 自动线性和非线性扫频能力 ► 32 位并行数据路径接口 ► 8 个频率/相位偏移配置文件 ► 相位噪声：−128 dBc/Hz（1396 MHz 时偏移 1 kHz） ► 宽带 SFDR < −50 dBc ► 串行或并行输入/输出控制 ► 1.8 V/3.3 V 电源 ► 软件和硬件控制的关断

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fpga用来对ad9914进行配置寄存器，配置频率和配置幅度，其中0000模式表示并行模式，用verilog代码帮我配置ad9914输出波形

最新发布

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<think>嗯，用户需要用FPGA配置AD9914，输出特定的波形。首先，我得回忆一下AD9914这个芯片的基本信息。AD9914是一款高性能的DDS（直接数字频率合成器），常用于生成高精度的波形。用户提到要用并行模式（0000模式），所以需要配置相应的寄存器，设置频率和幅度。首先，我需要确定AD9914的寄存器结构。AD9914的并行模式应该是指通过并行数据总线来配置寄存器，可能涉及到控制寄存器（CFR）、频率调谐字（FTW）、幅度控制字（ASF）等。用户的需求是配置频率和幅度，所以需要重点处理这些寄存器。接下来，Verilog代码的结构。通常，配置这类芯片需要初始化各个寄存器，按照特定的时序写入数据。并行模式下，可能需要设置地址总线，数据总线，以及控制信号如写使能（WE）、片选（CS）等。需要查阅AD9914的数据手册，确认各个寄存器的地址和配置顺序。然后，考虑状态机的设计。配置过程可能需要多个状态：初始化、写CFR、写FTW、写ASF等。每个状态下，FPGA需要输出对应的地址和数据，并生成适当的控制信号。比如，先写控制寄存器设置工作模式，再写频率和幅度参数。另外，时序问题也很重要。AD9914的并行接口可能有建立时间和保持时间的要求，需要确保信号在时钟边沿稳定。Verilog代码中可能需要使用时钟分频或者延时来满足这些时序要求。用户可能没有详细说明具体的频率和幅度值，所以代码中可能需要参数化这些值，方便用户修改。例如，使用parameter来定义频率调谐字和幅度控制字，这样用户只需要调整参数即可改变输出波形。还要注意数据格式。AD9914的FTW是48位，ASF是16位，而控制寄存器可能有不同的位宽。需要确保在Verilog中正确拼接数据，并分多次写入，如果FPGA的并行数据总线宽度不够的话。比如，如果数据总线是16位，那么48位的FTW需要分三次写入，每次16位，同时设置正确的地址。此外，初始化流程可能需要按照特定的顺序配置寄存器。例如，先配置CFR1、CFR2等控制寄存器，再设置频率和幅度。需要查阅数据手册确认正确的配置顺序，避免配置错误导致芯片无法正常工作。最后，测试和验证。编写完Verilog代码后，需要通过仿真或实际硬件测试，观察AD9914的输出是否符合预期。可能需要使用示波器或频谱分析仪来验证波形频率和幅度的正确性。总结一下，步骤应该是：1. 确定寄存器地址和配置值；2. 设计状态机控制配置流程；3. 生成正确的时序信号；4. 参数化关键配置值；5. 分步写入数据，确保数据正确传输；6. 验证输出波形。需要注意的难点可能在于时序控制和数据格式的正确处理，需要仔细阅读数据手册，确保每个步骤都符合芯片的要求。</think>好的，我将分步骤为您讲解如何用Verilog实现AD9914的配置。以下是基于并行模式（0000模式）的核心代码框架和关键点分析： --- ### 一、AD9914寄存器配置要点 1. **控制功能寄存器（CFR）**： - 设置并行模式（CFR1[31:28]=0000） - 启用幅度/频率控制（CFR2相关位） - 参考时钟配置（根据实际晶振频率计算） 2. **频率调谐字（FTW）**： - 48位值，计算公式：$$FTW = \frac{f_{out} \times 2^{48}}{f_{sysclk}}$$ 3. **幅度控制字（ASF）**： - 16位值，计算公式：$$ASF = \left\lfloor 1024 \times \frac{V_{out}}{V_{scale}} \right\rfloor$$ --- ### 二、Verilog核心代码实现 ```verilog module ad9914_driver ( input clk, // 系统时钟（需与AD9914同步） input reset, output reg [7:0] reg_addr, // 寄存器地址总线 output reg [15:0] reg_data, // 数据总线 output reg cs_n, // 片选（低有效） output reg io_update // 配置更新信号 ); // 参数定义 parameter FTW_VALUE = 48'h123456789ABC; // 替换实际FTW值 parameter ASF_VALUE = 16'h3FFF; // 最大幅度示例 // 状态机定义 typedef enum { IDLE, WRITE_CFR1, WRITE_CFR2, WRITE_FTW1, WRITE_FTW2, WRITE_FTW3, WRITE_ASF, UPDATE } state_t; state_t current_state; always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin current_state <= IDLE; cs_n <= 1'b1; io_update <= 1'b0; end else begin case (current_state) IDLE: begin cs_n <= 1'b0; current_state <= WRITE_CFR1; end WRITE_CFR1: begin reg_addr <= 8'h00; // CFR1地址 reg_data <= 16'h0000; // 0000模式配置 current_state <= WRITE_CFR2; end WRITE_CFR2: begin reg_addr <= 8'h01; // CFR2地址 reg_data <= 16'h8000; // 启用ASF/FTW current_state <= WRITE_FTW1; end WRITE_FTW1: begin reg_addr <= 8'h0E; // FTW高位地址 reg_data <= FTW_VALUE[47:32]; current_state <= WRITE_FTW2; end WRITE_FTW2: begin reg_addr <= 8'h0F; reg_data <= FTW_VALUE[31:16]; current_state <= WRITE_FTW3; end WRITE_FTW3: begin reg_addr <= 8'h10; reg_data <= FTW_VALUE[15:0]; current_state <= WRITE_ASF; end WRITE_ASF: begin reg_addr <= 8'h11; // ASF地址 reg_data <= ASF_VALUE; current_state <= UPDATE; end UPDATE: begin io_update <= 1'b1; // 触发配置生效 cs_n <= 1'b1; current_state <= IDLE; end endcase end end endmodule ``` --- ### 三、关键时序说明 1. **并行模式时序**： - 地址建立时间：t_{AS} ≥ 5ns（需在数据有效前保持稳定） - 写脉冲宽度：t_{WPW} ≥ 10ns - 典型操作流程： ``` 1. 拉低CS# 2. 设置地址总线 3. 设置数据总线 4. 产生低电平WE#脉冲 5. 拉高CS# ``` 2. **配置更新信号**： - IO_UPDATE上升沿锁存所有配置 - 建议保持脉冲宽度 ≥ 4个SYSCLK周期 --- ### 四、计算工具 1. **FTW计算**（Python示例）： ```python def calc_ftw(f_out, f_sysclk): return int((f_out / f_sysclk) * (1 << 48)) ``` 2. **ASF计算**： - 满量程对应0x3FFF（14位有效） - 实际幅度 = (ASF / 0x3FFF) × 满量程电压 --- ### 五、验证建议 1. 使用SignalTap II抓取实际总线时序 2. 初始阶段可配置固定频率（如10MHz）方波测试 3. 用频谱仪验证输出频率精度 4. 注意电源纹波对输出幅度的影响需要根据具体硬件连接调整地址总线和数据总线宽度（本例为8位地址+16位数据配置）。实际应用时需参考AD9914数据手册的寄存器映射表和时序参数。