AD9914数字斜坡模式使用

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分类专栏： 信号处理_通信原理 FPGA专栏_verilog 文章标签： fpga
于 2020-08-09 11:10:30 首次发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wangjie36/article/details/107891470
本文详细介绍了AD9914数字斜坡调制模式的使用，包括通过编程控制斜坡的上升和下降斜率，DRG的完全可编程特性，如斜坡的上限值、下限值、步长和步率。还讨论了DRCTL和DRHOLD引脚的功能，以及DRG的保持和方向控制。此外，内容涵盖了DDS信号的相位和幅度控制，以及数字斜坡使能位对DRG的影响。最后，提到了非驻留斜坡发生模式，增强了DRG的灵活性。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

在数字斜坡调制模式中，调制的DDS信号控制参数由数字斜坡发生器(DRG)直接提供。

1，通过控制斜坡发生参数，用户可以控制斜坡的上升和下降斜率。

,

2，DRG的斜坡特性参数可完全编程。包括：可以通过编程实现控制斜坡的上限值,下限值,，正/负斜率斜坡的步长和步率单独控制。斜坡方向由DRCTL引脚控制。此引脚上逻辑0可使DRG生成负斜率斜坡，逻辑1产生正斜率斜坡。另外，DRG还支持由DRHOLD引脚控制的保持功能。当此引脚设为逻辑1时，DRG停留在最后的状态中；否则，DRG会正常工作。非DRG目的位定义的DDS信号控制参数取自有效profle。

3，斜坡方向(上升或下降)通过DRCTL引脚外部控制。

用户使 用DRHOLD附加引脚还能保持斜坡发生器的当前状态。

幅度控制必须通过CFR1寄存器中的OSK使能位开启。
直接数字频率合成器(DDS)模块产生参考信号(正弦或余弦 取决于使能正弦输出位0x00[16])。

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大学物理电磁场公式
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如果两个电荷电量为q1和q2，距离为r，它们受到相互间作用力F。电荷作用力大小与电荷大小成正比，与距离平方成反比；同种电荷互相吸引，不同电荷相互排斥；作用力方向与电荷连线方向相反或一致。2，安培定律（电流连续性）1，毕奥-萨伐而定律。（1）前麦克斯韦时期。（2） 麦克斯韦方程。
公司级项目-AD9914扫频源（二）AD9914工作模式及配置方式
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【DDS】FPGA使用AD9914的PROFILE模式输出正弦波
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AD9914中文手册 AD9914是一款带12 位DAC的直接数字频率合成器(DDS) 。 该器件采用先进的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，能够产生高达 1.4 GHz的频率捷变模拟输出正弦波。AD9914具有快速跳频和 精密调谐分辨率(64位采用可编程模数模式)。这款器件还 实现了快速相位与幅度跳跃功能。频率调谐和控制字通过 串行或并行I/O 端口载入AD9914。
AD9914直接数字合成器的实践应用与驱动程序指南
最新发布
weixin_28721743的博客
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DDS技术，即直接数字合成技术，是一种通过数字信号处理方法生成模拟信号的技术。它具备高精度、高速度和高灵活性的突出优势，广泛应用于各类通信设备和测试仪器中。AD9914是美国模拟器件公司(Analog Devices)推出的高性能DDS芯片，它是针对需要高速、高精度信号发生能力的应用而设计的。这款芯片具有出色的频率分辨率和宽频率范围，以及高速的数据输入率，使其在雷达、无线通信、测试测量等许多领域得到了广泛应用。本章我们主要介绍了DDS技术的基本原理、发展历史及其在现代电子系统中的重要性。
AD9914学习摘录。。主要是数字斜坡模式
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在数字斜坡调制模式中，调制的DDS信号控制参数由数字 斜坡发生器(DRG)直接提供。 利用斜坡发生参数，用户可以控制斜坡的上升和下降斜 率。斜坡的上下限值、斜坡上升/下降部分的步长和步率均 可编程。 斜坡方向(上升或下降)通过DRCTL引脚外部控制。用户使 用DRHOLD附加引脚还能保持斜坡发生器的当前状态。注 意幅度控制必须通过CFR1寄存器中的OSK使能位开启 直接数字频率合成器(DDS
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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 OS...
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在自动化控制系统（如机器人控制、电机控制、过程控制等）中，当参数需要从一个值平滑地过渡到另一个值，而不是瞬间变化时，常会使用斜坡发生器。斜坡发生器的目的是为了防止引起系统的冲击或超调，并确保过渡过程的平稳性。斜坡发生器在实际控制系统中是非常重要的组成部分，能够保证系统的稳定性和可靠性，尤其是在需要平滑转换和避免剧烈变化的场合。设置斜坡时间或斜坡速率，这是系统从起始值变化到目标值所需的时间或变化速率。在给定的斜坡时间内，周期性地（例如，每个控制周期）计算并更新当前值。的值时，会考虑到更新频率（周期性时间。
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基于AVR单片机的AD9914驱动，串行口驱动方式，已在项目中使用，
AD9914：3.5GSPS直接数字合成器解决方案
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AD9914是一个直接数字合成器（DDS），具有一个12位DAC。AD9914采用先进的DDS技术，再加上内部高速，高性能DAC，是一个数字可编程的，完善的高频合成器。它能够产生高达1.4GHz的频率捷变模拟输出正弦波的波形。
AD9914 verilog程序
04-05
利用Quartus II实现ad9914的120M正弦信号发生。具体硬件连线请参考AD9914数据手册。
基于AD9914高频DDS数字合成器解决方案（原理图+代码+BOM等）-电路方案
04-22
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；
Verilog控制AD9914的底层驱动代码
03-06
基于F407和Altera芯片控制，fpga控制AD9914、HMC704、DAC芯片等，可以点频、跳频、扫频、输出电压等。
【亲测免费】 AD9914中文手册下载
gitblog_06659的博客
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AD9914中文手册下载 【下载地址】AD9914中文手册下载分享 本仓库提供AD9914中文手册的下载。AD9914是一款带12位DAC的直接数字频率合成器(DDS)。该器件采用先进的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，能够产生高达1.4 GHz的频率捷变模拟输出正弦波。AD9914...
【免费下载】 AD9914中文手册：解锁高频合成器的强大功能
gitblog_06695的博客
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AD9914中文手册：解锁高频合成器的强大功能 【下载地址】AD9914中文手册下载分享 本仓库提供AD9914中文手册的下载。AD9914是一款带12位DAC的直接数字频率合成器(DDS)。该器件采用先进的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，能够产生高达1.4 GHz的频率捷变模拟输...
AD9914编程和功能引脚
wangjie36的博客
05-21 7253
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。
基于ad9914的波形发生器代码如何实现
03-08
<think>好的，用户现在询问如何实现基于AD9914的波形发生器代码。我需要先回顾之前的对话历史，看看用户之前的问题和我给出的回答。之前用户问的是如何用Verilog配置AD9914的寄存器，设置频率和幅度，特别是并行模式下的配置。现在用户的问题更广泛，是关于整个波形发生器的代码实现，可能不仅仅是配置寄存器，还包括如何生成不同的波形，比如正弦波、方波、三角波等。 首先，我需要确定用户的需求。他们可能正在开发一个基于FPGA的信号发生器，使用AD9914作为DDS芯片，需要生成多种波形。用户可能已经了解了寄存器配置，现在需要更全面的实现，包括波形数据的生成、不同模式的切换、控制接口等。 接下来，我需要考虑AD9914的功能。AD9914支持直接数字合成（DDS），可以生成各种波形，但通常需要配置频率调谐字（FTW）、幅度控制字（ASF）以及可能的相位偏移字（POW）。对于复杂波形，可能需要使用RAM加载波形数据，或者利用内部模式生成功能。 用户之前的问题中，我给出了并行模式下的寄存器配置代码，现在需要扩展这个代码，加入波形生成的部分。可能需要解释如何通过不同的寄存器设置来生成不同波形，例如正弦波、方波等，或者如何通过改变FTW和ASF来调整频率和幅度。 然后，我需要考虑不同的波形生成方法。对于正弦波，AD9914内部有DDS核心，只需要设置FTW和ASF即可。对于方波，可能需要使用比较器模式或者通过快速切换幅度来实现。三角波可能需要使用斜坡模式，或者通过不断改变FTW来线性增加/减少频率，但这可能效率不高。更好的方法可能是使用内部RAM来存储波形数据，并让AD9914按顺序读取这些数据。 此外，用户可能需要一个控制接口，比如通过UART或SPI接收来自用户或上位机的指令，切换波形类型、调整频率和幅度。这部分可能需要状态机来处理不同的命令，并更新相应的寄存器值。 还需要注意时序问题，确保寄存器配置和波形切换时的时序符合AD9914的要求。例如，在改变频率或幅度时，是否需要先禁用输出，再更新寄存器，最后触发IO_UPDATE。 可能还需要考虑时钟同步，确保FPGA的时钟与AD9914的系统时钟（SYSCLK）同步，以避免时序错误。此外，电源管理和信号完整性也是硬件设计中的关键点，但用户主要关注代码实现，可能不需要深入讨论这些硬件问题。 用户可能还希望了解如何验证代码的正确性，比如使用仿真工具测试状态机，或者通过实际测量输出信号来验证频率和幅度是否符合预期。之前的回答提到了使用SignalTap II和频谱仪，这些内容可以再次提及。 最后，需要确保代码结构清晰，模块化设计，便于维护和扩展。例如，将寄存器配置、波形生成、控制接口等分为不同的模块，通过顶层模块进行集成。 总结一下，用户需要的是一个完整的基于AD9914的波形发生器代码框架，包括寄存器配置、波形生成逻辑、控制接口以及验证方法。需要分步骤解释每个部分的关键点，并提供示例代码和计算公式，帮助用户理解和实现。</think>以下是基于AD9914的波形发生器实现详解，包含代码框架和关键技术要点： --- ### 一、系统架构设计 ```text ┌─────────────┐ ┌───────────┐ │ FPGA控制层 │ │ AD9914硬件层 │ ├─────────────┤ ├───────────┤ │ 寄存器配置模块 │◄─────►│ 并行接口 │ │ 波形数据生成器 │ │ DDS核心 │ │ 通信接口(UART)│ │ 时钟系统 │ └─────────────┘ └───────────┘ ``` --- ### 二、核心代码实现（Verilog） #### 1. 顶层模块（模块化设计） ```verilog module waveform_generator ( input clk_100MHz, // 主时钟 input rst_n, // 复位 input [3:0] wave_sel, // 波形选择（0001:正弦波,0010:方波...） input [31:0] freq_set, // 频率设定值(Hz) input [15:0] amp_set, // 幅度设定值(0~1023) // AD9914接口 output [7:0] addr_bus, output [15:0] data_bus, output cs_n, output io_update ); // 时钟分频模块（生成AD9914需要的同步时钟） clk_divider u_clk_div ( .clk_in(clk_100MHz), .clk_out(sys_clk) // 输出1GHz系统时钟 ); // 波形控制器 wave_controller u_controller ( .sys_clk(sys_clk), .rst_n(rst_n), .wave_sel(wave_sel), .freq_set(freq_set), .amp_set(amp_set), .addr_bus(addr_bus), .data_bus(data_bus), .cs_n(cs_n), .io_update(io_update) ); endmodule ``` #### 2. 波形控制模块（关键部分） ```verilog module wave_controller( input sys_clk, input rst_n, input [3:0] wave_sel, input [31:0] freq_set, input [15:0] amp_set, output reg [7:0] addr_bus, output reg [15:0] data_bus, output reg cs_n, output reg io_update ); // 参数定义 parameter CFR1_PARALLEL = 16'h0000; // 并行模式 parameter CFR2_AM_EN = 16'h8000; // 使能幅度调制 // FTW计算模块 wire [47:0] ftw; ftw_calculator u_ftw_cal ( .freq(freq_set), .sysclk(1_000_000_000), // 1GHz系统时钟 .ftw_out(ftw) ); // 状态机控制 always @(posedge sys_clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin state <= IDLE; end else begin case(state) CONFIG_CFR1: write_reg(8'h00, CFR1_PARALLEL); CONFIG_PROFILE: case(wave_sel) 4'b0001: config_sine(); // 正弦波 4'b0010: config_square(); // 方波 4'b0100: config_ramp(); // 三角波 default: config_sine(); endcase UPDATE_ALL: pulse_io_update(); endcase end end // 正弦波配置任务 task config_sine; begin write_reg(8'h0E, ftw[47:32]); // FTW高位 write_reg(8'h0F, ftw[31:16]); write_reg(8'h10, ftw[15:0]); write_reg(8'h11, amp_set); // ASF end endtask // 方波配置（使用数字斜坡模式） task config_square; begin write_reg(8'h00, 16'h1000); // 启用DRG模式 write_reg(8'h1A, 16'hFFFF); // 上限频率 write_reg(8'h1B, 16'h0000); // 下限频率 write_reg(8'h1C, 48'd100); // 斜坡步长时间 end endtask // 寄存器写入通用任务 task write_reg; input [7:0] addr; input [15:0] data; begin cs_n <= 0; addr_bus <= addr; data_bus <= data; @(posedge sys_clk); // 保持1个时钟周期 cs_n <= 1; end endtask endmodule ``` --- ### 三、关键技术实现 #### 1. 频率调谐字（FTW）计算 $$ FTW = \frac{f_{out} \times 2^{48}}{f_{sysclk}} $$ ```verilog // FTW计算模块实现 module ftw_calculator( input [31:0] freq, input [31:0] sysclk, output reg [47:0] ftw_out ); always @(*) begin ftw_out = (freq * (1 << 48)) / sysclk; end endmodule ``` #### 2. 波形切换策略 - **正弦波**：直接配置FTW+ASF - **方波**：使用数字斜坡发生器（DRG）模式 - **三角波**：结合DRG和线性频率扫描 - **任意波形**：通过RAM加载波形数据（需配置CFR2[25:24]=11） #### 3. 动态幅度控制 ```verilog // 幅度插值模块（实现渐变调幅） module amplitude_interpolator( input clk, input [15:0] target_amp, output reg [15:0] current_amp ); parameter STEP = 16'h0010; // 渐变步长 always @(posedge clk) begin if(current_amp < target_amp) current_amp <= current_amp + STEP; else if(current_amp > target_amp) current_amp <= current_amp - STEP; end endmodule ``` --- ### 四、时序控制要点 #### 1. 关键时序参数（AD9914要求） | 参数 | 最小值 | 典型值 | |---------------------|--------|--------| | 地址建立时间(t_AS) | 5ns | 10ns | | 写脉冲宽度(t_WPW) | 10ns | 20ns | | IO_UPDATE保持时间 | 4周期 | 10周期 | #### 2. 波形切换流程 ``` 1. 停止当前输出（CFR1[3]=1） 2. 配置新波形参数 3. 触发IO_UPDATE 4. 重新使能输出（CFR1[3]=0） ``` --- ### 五、调试建议 #### 1. 虚拟IO调试（Quartus） ```tcl # 创建虚拟输入激励 set_instance_assignment -name VIRTUAL_PIN ON -to freq_set[31..0] set_instance_assignment -name VIRTUAL_PIN ON -to wave_sel[3..0] # 生成测试脚本 force clk_100MHz 0 0ns, 1 5ns -repeat 10ns force rst_n 0 10ns, 1 20ns force wave_sel 0001 30ns force freq_set 32'd10_000_000 40ns ``` #### 2. 实际测量验证 - **频率误差测量**：$$ \delta_f = \frac{|f_{实测} - f_{设定}|}{f_{设定}} \times 10^6 (ppm) $$ - **幅度线性度测试**：在不同ASF设置下测量输出电压 --- ### 六、扩展功能实现 #### 1. 扫频功能（伪代码） ```verilog reg [31:0] sweep_step = 1_000; // 1kHz步进 always @(posedge sweep_clk) begin if(current_freq < target_freq) begin freq_set <= freq_set + sweep_step; trigger_update(); end end ``` #### 2. 调制功能实现 ```verilog // AM调制示例 wire [15:0] modulated_amp = amp_base + amp_deviation * modulation_signal; ``` --- 以上代码需根据具体硬件平台调整I/O约束，建议结合ADI提供的AD9914评估板验证时序。实际开发时需特别注意： 1. 电源噪声控制：在IO_UPDATE前后增加去抖延时 2. 时钟抖动要求：系统时钟相位噪声需小于-100dBc/Hz@1kHz偏移 3. 热管理：持续输出高频信号时监测芯片温度
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