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参考基于stm32的信号发生器

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课程设计报告设计课题：基于STM32的信号发生器设计专业班级：电气与信息工程通信二班学生姓名：马晓琪指导教师：赵浩宇设计时间：信号发生器一．实验概述本系统以低功耗单片机stm32为主控器件，分为微控制器、FPGA、DA转换器、功率放大等模块,实现了一个能产生任意波形的波形发生器。

本设计利用单片机生成各种波形的数据，将数据传输给RAM存储器，通过后级的DA转换器实现波形的产生。

系统采用触摸屏方式输入波形参数和手绘波形，频率1HZ步进可调，峰-峰值可在0到10V之间任意调节。

电路设计条理清晰，人机交互界面友好，控制方便，很好地完成了题目的所有基本和发挥要求。

二．实验要求与目的实验要求：设计简易函数信号发生器系统实验目的：掌握应用嵌入式系统生成函数信号的方法三．实验内容与实验设备实验内容：a)设计程控放大器电路b)设计嵌入式系统电路及程序，实现信号发生器基本功能，可以产生三种标准波形：正玄波、三角波和方波；c)编写嵌入式系统程序，实现函数信号发生器功能，可以对标准波形设计频率、周期、最大值、最小值、峰峰值、偏移量和方波占空比。

d)编写嵌入式系统程序，实现随机信号发生器功能，输出在手写板上描绘的波形。

e)编写嵌入式系统程序，实现通讯功能，可以通过RS232接口设置输出信号。

实验设备：a)示波器、信号发生器、万用表b)STC单片机开发板、C8051F开发板、STM32开发板实验器件： STM32F103ZET6、ADUC7026四．方案比较1.1波形生成方案方案一：采用锁相式频率合成方案这种方案利用锁相环将压控振荡器VCO的输出频率锁定在所需频率上。

这种方案具有很好的窄带跟踪特性，很好的选择所需频率。

但由于模拟方法合成的正弦波参数（如：幅度，频率，相位）都很难被控制，难以满足实现任意波形的要求。

方案二：采用STM32单片机生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净。

它的特点是价格低、性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。

经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高，所以采用该方案1.2任意波形的生成原理方案一：触摸屏绘制波形以触摸屏作为操作界面，用户可在触摸屏上输入波形参数及绘制波形。

此方法操作简易，并且可绘制任意波形，但是对编程者要求较高，故选择相对简单的用键盘输入数据。

方案二：用键盘输入数据采用键盘输入，这是最基本的方法。

优点是输入值精确。

但用户自定义输入时无法自由输入想要的特殊波形，而且输入数据繁琐，操作麻烦，由于实现相对简单，故本实验采用该方案。

五．系统设计分析（A ）硬件部分（系统采样256个数据，采用8位DA 转换器，因此RAM 地址位设置为8位，数据位设置为8位。

微控制器先进行数据收集处理，生成各种波形的归一化数据，然后存储在256位的数组里，根据幅值要求乘以相应的系数，最终生成可以存放在RAM 里的数据。

本系统采用12位DA 转换器，最大输出电压为5Vpp ，功率放大为2倍，所以系统最大的输出电压可以达到10Vpp ，可计算出最小电压分辨率为：电压分辨率：K=10/4096（V ）（在具体实现时，它（1）扫描键盘，获得列扫描码和行状态码，从而确定被按下的按键的键值； （2）根据键值，通过散转表，跳转到相应的键功能处理部分； （3）进入键处理部分，完成键功能； (4)完成一次键输入工作。

通过键盘对单片机系统进行设置，每按一次键，键盘都会有上述的处理过程，每次仅能完成一个键功能。

在实际设置波形参数时，一个参数需要多个键功能来实现，那么相应的键盘也要多次完成键值识别，跳转键处理的工作过程。

（D）函数参数设置（1）正弦波归一化数据生成函数S(t)=sin(t) /(2K)（2）三角波归一化数据生成函数T(t)=t/(63 *2K) (t<64)T(t)=(127-t)/(63 *2K) (64<t<128)T(t)=(t-128)/(63 *2K) (128<t<192)T(t)=(255-t)/(63 *2K) (192<t<256)（3）方波归一化数据生成函数根据电压分辨率可以得出方波归一化数据生成函数为：F(t)= 1/(2k) (0<t<128)F(t)= - 1/(2k) (128<t<256)（4）5次谐波数据的生成函数W(t)=a*sin(t)+ b*sin(2t+m)+ c*sin(3t+n)+d* sin(4t+p)+ e*sin(5t+q) 此函数要求幅值和相位参数：（5）正弦波、方波、三角波线性组合波数据生成函数D(t)=a*S(t)+ b*F(t+m)+ c*T(t+n)（E）实验参考程序/*----------------------------------------------------------------------------* 功能：STM32 DAC 数模转换(正弦波/矩形波/三角波)输出实验* 说明：按SW5 输出正弦波/ 按SW4 输出矩形波/ 按SW3 输出三角波, 输出端口PA4*----------------------------------------------------------------------------*/#include <stdio.h>#include <stm32f10x_lib.h> // STM32F10x Library Definitions#include "STM32_Reg.h" // STM32 register and bit Definitions #include "STM32_Init.h" // STM32 Initialization#include "common.h"#include "sine_wave_1024.h"// 输出端口: PA4#define SINE_W A VE 1//sine 正弦波#define RECT_W A VE 2//rectangular 矩形波#define HACKLE_WA VE 3//hackle 三角波UINT8 flag = 0;UINT8 func = SINE_W A VE;/*----------------------------------------------------------------------------MAIN function*----------------------------------------------------------------------------*/int main (void){UINT16 i = 0;UINT32 *pDAC_BASE = (UINT32 *)DAC_BASE;stm32_Init(); // STM32 setupLED_Init();//打开DAC时钟使能RCC->APB1ENR |= (UINT32)(1 << 29);//设置DAC控制参数*(pDAC_BASE + 0x00) = (0x01 << 0)| (0x00 << 2) | (0x04 << 3) | (0x03 << 6) | (0x0b << 8);*(pDAC_BASE + 0x04) = 0x01printf(" --------------- Program start --------------- \r\n");while (TRUE) // Loop forever{if(!Get_SW5()){func = SINE_WA VE;}else if(!Get_SW4()){func = RECT_W A VE;}else if(!Get_SW3()){func = HACKLE_WA VE;}switch(func){case SINE_W A VE://------------------------------------------------------------- #ifdef SINE_W A VEif(i < 1024) i+=2;else i = 0;*(pDAC_BASE + 0x08) = Sine_W A VE[i] << 4;#endif//------------------------------------------------------------- break;case RECT_W A VE:#ifdef RECT_W A VEfor(i=0;i<2000;i++)*(pDAC_BASE + 0x08) = 0x0fff;for(i=0;i<2000;i++)*(pDAC_BASE + 0x08) = 0;#endif//------------------------------------------------------------- break;case HACKLE_WA VE:#ifdef HACKLE_WA VEif(flag){flag = 0;while(TRUE){if(i < 4096) i += 1;else break;*(pDAC_BASE + 0x08) = i;}}else{flag = 1;while(TRUE){if(i > 0) i -= 1;else break;*(pDAC_BASE + 0x08) = i;}}#endifbreak;default:break;}//-------------------------------------------------------------} // end while} // end main/*---------------------------------------------------------------------------- * 设置方向*----------------------------------------------------------------------------*/void Set_IO_direction(UINT8 PORT, UINT8 GPIO, UINT8 Value){RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;if(PORT == PORT_A){if(GPIO < 8){GPIOA->CRL &= ~(0x0f << (GPIO * 4)); //Clr used bitGPIOA->CRL |= (Value << (GPIO * 4)); //Set used bit }else{GPIOA->CRH &= ~(0x0f << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Clr used bitGPIOA->CRH |= (Value << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Set used bit }}if(PORT == PORT_B){if(GPIO < 8){GPIOB->CRL &= ~(0x0f << (GPIO * 4)); //Clr used bitGPIOB->CRL |= (Value << (GPIO * 4)); //Set used bit }else{GPIOB->CRH &= ~(0x0f << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Clr used bitGPIOB->CRH |= (Value << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Set used bit }}if(PORT == PORT_C){if(GPIO < 8){GPIOC->CRL &= ~(0x0f << (GPIO * 4)); //Clr used bitGPIOC->CRL |= (Value << (GPIO * 4)); //Set used bit }else{GPIOC->CRH &= ~(0x0f << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Clr used bitGPIOC->CRH |= (Value << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Set used bit }}if(PORT == PORT_D){if(GPIO < 8){GPIOD->CRL &= ~(0x0f << (GPIO * 4)); //Clr used bitGPIOD->CRL |= (Value << (GPIO * 4)); //Set used bit }else{GPIOD->CRH &= ~(0x0f << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Clr used bitGPIOD->CRH |= (Value << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Set used bit }}if(PORT == PORT_E){if(GPIO < 8){GPIOE->CRL &= ~(0x0f << (GPIO * 4)); //Clr used bitGPIOE->CRL |= (Value << (GPIO * 4)); //Set used bit }else{GPIOE->CRH &= ~(0x0f << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Clr used bitGPIOE->CRH |= (Value << (GPIO * 4 - 8 * 4));//Set used bit }}}/*---------------------------------------------------------------------------- SendCharWrite character to Serial Port.*----------------------------------------------------------------------------*/int SendChar (int ch) {while (!(USART2->SR & USART_FLAG_TXE));USART2->DR = (ch & 0x1FF);return (ch);}/*---------------------------------------------------------------------------- GetKeyRead character to Serial Port.*----------------------------------------------------------------------------*/int GetKey (void) {while (!(USART2->SR & USART_FLAG_RXNE));return ((int)(USART2->DR & 0x1FF));}void LED_Init(void){Set_IO_direction(PORT_E,LED1,OUTPUT);Set_IO_direction(PORT_E,LED2,OUTPUT);Set_IO_direction(PORT_E,LED3,OUTPUT);Set_IO_direction(PORT_E,LED4,OUTPUT);Set_IO_direction(PORT_B,SW2,INPUT);Set_IO_direction(PORT_B,SW3,INPUT);Set_IO_direction(PORT_E,SW4,INPUT);Set_IO_direction(PORT_E,SW5,INPUT);Turn_OFF_LED1();Turn_OFF_LED2();Turn_OFF_LED3();Turn_OFF_LED4();}/*----------------------------------------------------------------------------insert a delay time.*----------------------------------------------------------------------------*/void delay(unsigned int nCount){for(; nCount != 0; nCount--);}正弦波归一化程序：tosin[256]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2, 0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0 xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xf f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0x ea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0x b4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f, 0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b, 0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04, 0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07 ,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33, 0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79, 0x7c,0x80 };六．数据测试与测试分析(1)输出波形频率范围测试测试数据见下表：条件：峰峰值为5V。

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基于STM32的简易移相显示器设计(20170518何英杰)

基于STM32的简易移相显示器设计(20170518何英杰)

摘要本文是基于STM32的简易移相显示器设计，实现了对波形相位的调整并将相应参数通过OLED显示出来。

RC移相是指,电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流90度的移相电压。

简易移相显示器是利用信号发生器输出正弦波，通过RC电路与运放联系起来组成的全通滤波电路调整波形，采用STM32F103RC微处理器作为控制和测量芯片，将移相后测得的相位差、频率和幅值等从OLED上显示。

整个系统的电路结构简单明了，可靠性能高，多次实验测试结果满足基本要求和发挥部分要求。

关键字STM32；RC移相；运放；AD检测；OLEDAbstractThis design is based on the simple RC circuit phase shift display that implements the adjustment and the corresponding parameters of waveform phase through the OLED display.RC phase-shift refers to, capacitance current, circuit for capacitance charging, the charging current for a fraction of a second maximum value at the beginning, the voltage tends to 0, with the increase of capacitance charging quantity, and small current, voltage gradually increased, to the end of the capacitor charging capacitor charging current tends to 0, voltage of the capacitance for a maximum of circuit, this completes a charge cycle, if the capacitor voltage as output, can get a 90 - degree phase shift voltage lags behind the current.Simple phase shift display is the use of the output sine wave signal generator, through the RC circuit with op-amp all-pass filter circuit adjusts waveform, adopting STM32F103RC microprocessor as the measurement chip, after phase shift measurement of phase difference, frequency and amplitude on the OLED display.The circuit of the whole system structure is simple, reliable performance is high, the experiment many times test results meet the basic demands and play a part.Keywords：STM32,RC phase shift, Op amp, AD testing, OLED一、系统方案与理论分析设计基本要求：(1)幅值显示——信号源幅值1~8V，与信号源的幅值一致；(2）频率显示——信号源频率在10Hz~105Hz，与信号源频率一致；(3)相位显示——超前移相90°，滞后移相90°。

基于STM32的嵌入式系统原理与设计第一章ppt课件

基于STM32的嵌入式系统原理与设计第一章ppt课件

–通过本章的学习，既可以掌握STM32的全貌，也可以学 习到重要的关于Cortex M3处理器内核和STM32器件的 细节信息
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1.1 STM32性能和结构 1.1.1总体性能
以高密度的STM32F103VET6为例，能适合一般项目的 需要，价格在30元以下，避免由于FLASH和RAM太小 造成的瓶颈。 VET6的含义为：
P33图1-18.
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1.SysTic定时器的位置和功能 2. SysTic定时器的4个寄存器 表1-12 表1-15 3. SysTic定时器编程（寄存器级别）。
P36代码1-10. 4. SysTic定时器编程（库函数级别）。
P36代码1-11. 库函数实现原理 P36代码1-12
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STM32的常规定时器分为三类，包括 1.高级控制定时器TIM1和TIM8 2.通用定时器TIM2、TIM3、TIM4、TIM5 3.基本定时器TIM6、TIM7 三种定时器功能 P39表1-16
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亮点嵌入式
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+ 选择NOR这个块连接TFT控制器，采用8080接口(接 口详细信息见液晶驱动板设计部分)。8080接口需 16跟数据线，可以用FSMC_D[15..0]做数据线。
+ 写信号是FSMC_NWE,读信号是FSMC_NOE。 + 地址信号的设置 + 液晶控制器RS信号的设置
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+ P48 1,3,5,7,8
V的含义为100pins,即100个管脚。 E表示512KB的FLASH。 T表示LQFP封装。 6 表示-40到85度的温度范围。
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1.1 STM32性能和结构 1.1.2 系统结构分析
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ห้องสมุดไป่ตู้
基于单片机制作高频DDS信号发生器

基于单片机制作高频DDS信号发生器

基于单片机制作高频DDS信号发生器在现代科学和电子技术的不断进步下，数字信号发生器（DDS）已经成为了频率控制和生成的重要工具。

尤其是高频DDS信号发生器，其在雷达、通信、电子对抗等领域的应用具有不可替代的地位。

本文将介绍如何使用单片机制作高频DDS信号发生器。

一、DDS技术概述DDS，全称Direct Digital Synthesizer，即直接数字合成器，其工作原理是将数字信号通过数模转换器（DAC）转换成模拟信号。

DDS 技术的核心是相位累加器，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。

二、硬件设计1、单片机选择：本设计选用具有高速、低功耗、高集成度的单片机，如STM32F4系列。

2、频率控制字：通过设置频率控制字（FCW），可以控制输出信号的频率。

频率控制字由一个16位二进制数组成，表示了相位累加的步进大小。

3、存储器：使用Flash存储器存储预设的频率波形数据。

4、DAC：数模转换器将存储器中的波形数据转换成模拟信号。

本设计选用具有高分辨率、低噪声、低失真的DAC芯片。

5、滤波器：使用LC滤波器对DAC转换后的信号进行滤波，以得到更加纯净的信号。

三、软件设计1、相位累加器：相位累加器是DDS的核心，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。

2、波形查找表：将所需的波形数据存储在波形查找表中，通过查表的方式获取波形数据，可以大大提高DDS的工作效率。

3、控制逻辑：控制逻辑负责处理输入的控制信号，如启动、停止、频率控制字等。

4、通信接口：为了方便远程控制，需要设计通信接口，如SPI、I2C 等。

四、性能测试1、频率范围：测试DDS输出信号的频率范围是否满足设计要求。

2、频率分辨率：测试DDS输出信号的频率分辨率是否达到设计要求。

3、信号质量：测试DDS输出信号的信噪比、失真度等指标是否满足设计要求。

4、稳定性：长时间运行后，测试DDS输出信号的频率是否稳定。

5、远程控制：测试通信接口是否正常工作，可以通过计算机或者其他控制器对DDS进行远程控制。

基于STM32F429的音频信号发生器

基于STM32F429的音频信号发生器

2.2 远距离控制电路
以太网远距离控制是整个控制系统中的一个重要部分。该发生器通过以太网与PC连接，操控PC控制面板，按照要求输入所需的幅度、频率值，通过以太网把控制命令远距离地传输给音频信号发生器，达到远程控制的目的[3]。
该以太网接口芯片DP83848CVV是一个全功能自适应网络连接速度10/100 Mb/s的单端口物理器件，允许设备使用所需操作电源的绝对最小值，提供低功耗性能。该芯片包括一个25 MHz的时钟输出，使应用程序含有最少的外部器件，进而降低成本；同时支持10BASE-T和100BASE-TX的以太网协议，以确保与其他基于以太网标准解决方案的兼容性和互操作性。
信号采样频率为48 kHz，每个样点采用16 bit量化，如果最小频率分辨率为1 Hz，所需查表的大小为48 k×16 bit，共需48 k×16 bit的RAM空间。显然SDRAM的存储空间足够使用，也便于以后该发生器对方波、三角波等波形的扩展。
3 软件设计
整个系统采用模块化设计，除主程序外，各功能子程序分别执行PC端输入控制命令、以太网传输、SDRAM内存扩展、正弦查询表映射、数模转换等相应功能，系统主程序流程。
针对传统音频信号发生器的缺点，本文采用一款性价比高、功耗低的ARM Cortex-M4控制芯片[1]，制作了一台智能音频信号发生器。该发生器的频率、幅度连续可调，按步进1 Hz、1 mV线性变化，兼具频率、幅度稳定的优点；通过PC端控制面板，直接输入幅度、频率值，就能快速地得到所需要的音频信号，精度高[2]；一改信号发生器必须近距离调试的缺点，可通过以太网直接远距离操控。
2.3 SDRAM
同步动态随机存储器SDRAM与系统总线同步，无等待周期，而且是双存储体结构，读取效率得到成倍提高。SDRAM体积小、速度快、容量大、价格低，是比较理想的内存扩展器件[4-5]。