摘要：提出了一種基于TMS320C5402實現正弦信號發生器的設計原理與方法，介紹了所設計的正弦信號發生器硬件電路結構和軟件程序流程圖。結合DSP硬件特性，通過使用泰勒級數展開法得到設定參數的正弦波形輸出，達到設計目的。該信號發生器彌補了通常信號發生器模式固定，波形不可編程的缺點，其具有實時性強，波形精度高，可方便調節頻率和幅度、穩定性好等優點。
關鍵詞：數字信號處理器；信號發生器；多通道緩沖串行口；獨立鍵盤

隨著計算機技術的飛速發展，對信號發生器波形的要求越來越高。目前，常用信號發生器大部分是由模擬電路構成，當這種模擬信號發生器用于低頻輸出時，由于需要較大的RC值，導致參數準確度難以保證，且造成體積和功耗偏大，而數字式波形發生器，因其輸出幅值穩定、輸出頻率連續可調的優點，已逐漸取代了模擬電路信號發生器。由于其運算速度高，系統集成度強的優勢，可以設計基于DSP的正弦信號發生器，該發生器實時性強、可擴展性好、波形精度高、可調節頻率和幅度、穩定性好、用途廣泛，各電感廠家方面均優于模擬信號發生器和數字信號發生器。因此，本文提出了一種基于TMS320C5402的正弦信號發生器的設計方法。

1 系統硬件設計
1．1 系統硬件框圖
該正弦信號發生器的硬件結構框圖如圖1所示，主要由TMS320C5402芯片，D／A轉換器，獨立鍵盤等幾部分組成。

1．2 TMS昆山電感廠320C5402簡介
TMS320C5402芯片采用先進的修正哈佛結構，片內有8條總線、在片存儲器和在片外圍電路等硬件，同時還有高度專業化的指令系統，具有功耗小、高度并行等優點。此外，其支持C語言和匯編語言混合編程，高效的流水一體電感線操作和靈活的尋址方式使其適合高速實時信號處理。
1．3 數模轉換部分設計
McBSP(Multi-channel Buffered Serial)即多通道緩沖串口，包括一個數據通道和一個控制通道。數據通道通過DX引腳發送數據、DR引腳接收數據。控制通道完成的任務包括內部時鐘的產生、幀同步信號的產生、對這些信號的控制以及多通路的選擇等。此外還負責產生中斷信號送往CPU，產生同步事件信號通知DMA控制器。控制信息則是通過控制通道以時鐘和幀同步信號的形式傳送。
數模轉換芯片采用TLC320AD50C，其是TI公司出品的一塊將A／D和D／A轉換功能集成在一起的接口芯片，采用∑-△技術在低系統成本下實現高精度的A／一體電感D和D／A轉換。該芯片由一對16 bit同步串行轉換通道組成，在A／D之后有一個抽取濾波器，在D／A之前有一個插值濾波器。
TLC320AD50C可以與TMS320C5402 DSP的McBSP無縫串行連接進行數據采集、存儲和處理。SCLK輸出時鐘，M／S主從模式選擇(H為高電平，為主機模式)，DIN串行輸入，DOUT串行輸出，FS幀同步信號輸出，對應DSP的各相應引腳。McBSP和D／A芯片的硬件電路連接如圖2所示。

1．4 獨立鍵盤的設計
本信號發生器采用獨立鍵盤作為人機接口部分，即各個按鍵相互獨立，按下相應的按鍵，就能輸出對應幅度和頻率的正弦波。
圖3所示為中斷方式工作的獨立式鍵盤的連接圖，每個按鍵各接一根I／O接口線，每根I／O接口線上的按鍵都不影響其它的I／O接口線。因此，可以通過檢測I／O的電平狀態判斷出哪個鍵按下。這4個獨立按鍵分別接HD0～HD3口，并且使用4個220 Ω的上拉電阻接Vcc。

當沒有按下鍵時，對應的I／O接口線輸入為高電平，當按下鍵時，對應的I／O插件電感器接口線輸入為低電平，則請求中斷INT1。而在讀鍵時，每一個鍵的狀態通過讀入鍵值的高低電平來反應。在中斷服務程序中通過執行判鍵程序，判斷是哪個鍵按下，從而設置對應的幅度和頻率，執行產生正弦波形的程序。
獨立式鍵盤的電路配置靈活、軟件簡單。但每個按鍵要占用1根I／O接口線，在按鍵較多時，I／O接口線浪費較大。故在按鍵數量不多時采用這種方法，本系統采用4個獨立按鍵，而DSP芯片有足夠的I／O接口可供使用，設計時可以充分利用這一特點來連接硬件，至于對按鍵時抖動的消除可在軟件中完成。使用中斷，可提高CPU的效率，實現資源共享和并行處理，同時也可以在芯片運行過程中對突發故障做出及時發現和處理。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠