基于PSOC3的函数信号发生器

        电子论坛今天为大家带来的是一个基于PSOC3的函数信号发生器示例，通过本例，大家可以了解DAC的使用技巧，下面来跟随电子论坛一起来深究这个方案实例。
        示例方案简介：PSOC3系统内置了电压输出型(简称VDAC)和电流输出型(简称：IDAC)两种DAC。图是PSOC Creator开发系统内置的DAC模组。这两种DAC除了输出模拟量的性质不同以外，其余特性和配置方法大同小异，为此本文以电压输出型为例来说明DAC的使用和配置。PSOC3内置的VDAC组件是8位电压输出型数模转换器。模拟电压输出范围可以从0V到1.020V（4Mv/bit）或从0到4.08V（16mV/bit）。可以受硬件、软件或软件和硬件配合控制，数据源可以为CPU、DMA or UDB两种方式。   

从图可以看出，VDAC主要配置参数有：Output Range、 Speed、 DataSource、 StrobeMode四个参数，每个参数的功能分别是：
（1）Output Range—模拟电压输出范围，有两个选项可供选择，分别是：0-1.020V和0-4.080V。此参数允许您将两个电压范围之一设置为默认值。在运行时可以随时使用VDAC8_SetRange()函数更改范围。
表1  模拟电压输出范围关系表

范围	最低值	最高 值	步进大小
0V—1.020v	0.0mV	1.020V	4mV
0V—4.080V	0.0mV	4.080V	16mV

输出等式：
l         1V范围---Vout = (值/256)*1.024V
l         4V范围---Vout = (值/256)*4.096V
需要特别说明的是，如果选择最大输出模拟电压是4V的话，Vdda一定要选择5V。如果Vdda电压低于5V，输出模拟电压将会出错。
（2）Speed ---转换速度，此参数提供两种设置：“低速”和“高速”。在“低速”模式下，设置时间较慢，但是使用的工作电流较小。在“高速”模式下，电压处理速度快得多，但是代价是工作电流较大。
（3）DataSource—数据源，此参数选择要写入DAC寄存器的数据源。如果CPU或DMA将数据写入VDAC，则选择“CPU or DMA”。如果数据直接从UDB或基于UDB的组件写入，则选择“DAC Bus”。
（4） StrobeMode，此参数选择当前数据写入VDAC数据寄存器时数据是否立即写入DAC。当选择“寄存器写入”选项时，选择此模式。当选择“外部”选项时，来自UDB的时钟或信号控制数据何时从DAC寄存器写入实际DAC


实例：设计一个正弦波形信号发生器，要求电压幅度在0—4V

波形信号发生电路有好多种，比较常见的有：DDS数字直接合成威廉希尔官方网站 、RC振荡电路及单片机控制数模转换来实现等三种威廉希尔官方网站 。本文将采用第三种威廉希尔官方网站 来实现一个正弦波发生电路。
实现方法：将一个完整的正弦波（1个周期）离散化采样，将所得数据存储在一个数组中，然后通过VDAC顺序循环输出，即可实现波形的回放，在这里有两点需要注意：1）采样点数，即对一个完整的波形采样的点数，点数越多，波形回放时失真度越小，但影响输出波形的频率。2）输出相邻两点数据的时间间隔，时间间隔越大，输出一个完整波形所需的时间越长，输出波形的频率越小。
实现这个例程，仅需要一个VDAC和一个模拟信号pin，即可实现。具体实验过程如下：
1）  打开 PSOC Creator ，创建一个项目，命名为PSOC3-DAC;

2）   创建原理图，打开TopDesign.cysch，放置一个Voltage DAC （放置路径：Cypress Component Catalog -–-> Analog -–->DAC—Voltage DAC (8-bit)，一个（模拟）信号输出端子（放置路径：Cypress Component Catalog -–->Port and pin -–-> Analog Pin[V1.50]），先将信号输出端子水平旋转180度，然后用连线工具 将VDAC的输出端与模拟信号输入端连接起来，如图3，


配置如下：


Voltage DAC：      
l Name:  VDAC8_1
l Output Range : 0-4.080V
l DataSource:   CPU or DMA
l StrobeMode :  Register Write   

  Analog Pin :
l  Name:  DAC_1
l  Type :    Analog
3）打开main.c文件，输入以下代码：


（5）编译和调试，连接硬件，将编译后的程序下载到PSOC开发板，将开发板上的电源选择开关拨在5V的位置，用接插线将P0.0和示波器连接好，通电观察示波器上的现象，是不是一个很漂亮的正弦波形呈现在您的面前？图5是本人捕获到的实验现象，是不是跟您的一样啊？

   
到这一步，相信很多朋友已经明白了波形发生器的工作原理，我们用同样的办法也可以实现诸如方波、三角波、锯齿波等多种波形信号发生器。下面给出这三种波形的实验程序代码，感兴趣的朋友可以动手试一试。待我们以后学习了键盘电路以后，我们将这几个函数关联起来，实现任意波形信号发生器。