【Follow me第二季第3期】扩展任务---EK_RA6M5函数信号发生器

quansirx

【Follow me第二季第3期】扩展任务---EK_RA6M5函数信号发生器 [复制链接]

 

 

一、任务介绍

该项目使用EK_RA6M5评估板完成一简易函数信号发生器的制作，涉及EK_RA6M5主控芯片的片内资源有定时器GPT，数模转换器DAC；片外QSPI Flash用于存储历史DAC波形数据

DAC最大模拟输出电压为3.3V，最小输出电压为0V，如果使用外部电压偏置电路可以实现更大电压或负压输出。

二、原理说明

函数信号发生器最基本的功能是生成一定幅度、频率(周期)、波形类型的信号，那么如何通过MCU主控来控制波形的类型、幅度以及频率？这个思路是比较简单的，只需使用到定时器与DAC这两个外设就能够实现以上功能。对于一个12位的DAC，能转换的离散电压范围为2^12=4096档，这4096个电压档位将DAC的输出电压范围3.3V均分为4096份。

2.1、幅度调节

因此波形的幅度大小通过控制DAC的输出档位来实现，将DAC_Array波形查找表内数据归一化，设幅度调节因子为A，A∈[0,1]。因此DAC最终输出的电压等于

DAC_Arrat*4095*A

2.2、频率调节

使用定时器实现，设定时器溢出频率为F，设DAC在一个信号周期的采样点数为N，于是DAC输出信号频率

f=F/N；

2.3、波形类型

将不同信号的波形数据存储到片内Flash，通过设置标记变量的方式来输出不同类型的波形

 

2.4 软件流程图

 

三、程序设计

3.1 定时器外设设置

在FSP工具内新增定时器外设，用于定时触发DAC进行转换

 

3.2 DAC外设设置

FSP内新增DAC外设

  3.3

波形设置代码

//add***
#include "bsp_adc.h"
#include "math.h"
#define M_PI        3.14159265358979323846
#define ND 128
float frac=0.8;
volatile float dac_array[ND];
volatile uint16_t dac_value;
volatile uint8_t wave_type=0;
static uint32_t n1=0;
static uint32_t n2=0;
static uint32_t n3=0;
//add***

//add2***
#define ND2 12800
volatile float history_dac_array[ND2];
volatile uint8_t show_history_wave=0;


//add2***
void init_dac_array(uint8_t cmd);
void init_dac_array(uint8_t cmd){

    switch(cmd){
        case 1://锯齿波
            for(uint16_t i=0;i<ND;i++){
                dac_array[i]=(float)1.0*i/(ND-1);
            }
        break;
        case 2://正弦波
            double w=0.0;
            for(uint16_t i=0;i<ND;i++){
                dac_array[i]=(float)(sin(w)+1)/2;
                w+=(2*M_PI/(ND-1));
            }
            break;
        case 3://方波
            for(uint16_t i=0;i<ND;i++){
                if(i<ND/2){
                    dac_array[i]=1.0;
                }
                else{
                    dac_array[i]=0;
                }
            }
            break;
        case 4://历史波形删除方波
            n3=0;
            n2=0;
//            for(uint32_t i=0;i<ND2;i++){
//                history_dac_array[i]=0;
//            }

            break;
    }
}

DAC定时输出设置、信号幅度测试

//add***
void g_timer0_callback(timer_callback_args_t * p_args)
{

    FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args);
    if(show_history_wave==0){
        dac_value=(uint16_t)(frac*4095*dac_array[n1++]);
        R_DAC_Write(&g_dac0_ctrl,dac_value);
        //add2**
        history_dac_array[n2++]=dac_array[n1-1];
		QSPI_Flash_BufferWrite(history_dac_array, FLASH_WriteAddress, ND2);//存储历史DAC波形
        //add2**
        if(n1==ND)
            n1=0;
        if(n2==ND2)
            n2=0;
    }
    else{
		QSPI_Flash_BufferRead(history_dac_array2, FLASH_WriteAddress, ND2);//读取历史DAC波形
        dac_value=(uint16_t)(frac*4095*history_dac_array2[n3++]);
        R_DAC_Write(&g_dac0_ctrl,dac_value);
        if(n3==n2)
            n3=0;
    }
}

四、实验结果

我这里通过在调试状态更改标记变量的方式，更改DAC输出波形类型，信号幅度、频率，默认DAC历史波形存储深度为12800，超过存储深度后历史波形数据将被新的波形数据覆盖

另外提供了清除历史存储波形的选项。使用e2 studio内置real-time chart来观察DAC信号波形

4.1 GIF演示

 

4.2 视频演示

 

qwqwqw2088

做的这个函数发生器的频率能做到大概在多少范围

quansirx

qwqwqw2088 发表于 2024-11-29 11:17 做的这个函数发生器的频率能做到大概在多少范围

没有使用DMA，目前是8KHz左右

wangerxian

quansirx 发表于 2024-11-29 13:18 没有使用DMA，目前是8KHz左右

8KHz频率这么高吗？输出个方波看看频率

beyond_笑谈

quansirx 发表于 2024-11-29 13:18 没有使用DMA，目前是8KHz左右

请问有没有这个任务完整的工程代码？或者细一点的分享，这个任务的功能试了几次搞不定，谢谢

quansirx

wangerxian 发表于 2024-11-30 16:22 8KHz频率这么高吗？输出个方波看看频率

可以的 但是DAC转换点数需要适当减少

quansirx

beyond_笑谈 发表于 2024-11-30 17:37 请问有没有这个任务完整的工程代码？或者细一点的分享，这个任务的功能试了几次搞不定，谢谢

可以，源程序后面会上传 后续更新下文件链接

quansirx

beyond_笑谈 发表于 2024-11-30 17:37 请问有没有这个任务完整的工程代码？或者细一点的分享，这个任务的功能试了几次搞不定，谢谢

  文件资源正在审核

quansirx

quansirx 发表于 2024-11-30 21:29 可以，源程序后面会上传 后续更新下文件链接

工程链接：https://download.eeworld.com.cn/detail/quansirx/635164

御坂10032号

我想看一下这个保存历史波形到Flash里的相关代码，但是似乎你这个工程文件中并没有这一部分， 而你这个帖子中有

quansirx

御坂10032号 发表于 2024-12-7 21:57 我想看一下这个保存历史波形到Flash里的相关代码，但是似乎你这个工程文件中并没有这一部分， 而你这个帖子 ...

你参考这篇帖子https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1299584-1-1.html

可以进行SPI Flash外设初始化和数据写入与读取。完成SPI Flash驱动后就可以将波形数据存入Flash保存下来

御坂10032号

quansirx 发表于 2024-12-9 10:44 你参考这篇帖子https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1299584-1-1.html 可以进行SPI Flash外设初始化和 ...

我前两天搞定了， 谢谢