AD9779A的寄存器配置及PLL频带优化

随着科学技术的发展，通信、测量等各个领域对信号源的要求越来越高，高速任意波形发生器成为市场的热点。高速DAC作为任意波形发生器的关键部分，其性能对高速信号有着极大的影响。AD9779A是目前国内能买到的性能较高的高速DAC芯片，内部集成PLL倍频电路、同步控制、增益控制等功能模块，通过SPI接口和外部通信，可以设置优化各种功能以达到最佳性能。

1 AD9779A简介

AD9779A是Analog Devices公司生产的双通道16位高速宽动态范围数DAC，采样率1Gsps，允许高至奈奎斯特频率的多载波生成。0.18μm CMOS工艺制作，工作电压1．8～3．3 V，采样率1 Gsps时功耗1 W，具有高速、低功耗的特点。AD9779A还包含低噪声高性能的PLL时钟倍频电路，可以减轻板级时钟输入的负担。AD9779A可以应用在无线基础设施(WCDMA／CDMA2000／TD／GSM)、数字频率合成、宽带通信等领域。

2 AD9779A的SPI通信方式

2．1 AD9779A的SPI接口简介

SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信，以交换信息。通过AD9779A的SPI接口可以配置内部的寄存器，设置各种功能以达到设计要求。AD9779A的SPI接口支持单字节或多字节传输，包括高位优先和低位优先格式，由4根线组成，分别是：

①串行时钟(SCLK)，作为数据输入输出的同步时钟，最大时钟速率40 MHz。输入数据在时钟的上升沿锁存，下降沿数据输出。

②片选信号(CSB)，低电平开始通信周期并保持到通信周期结束，高电平时SDO和SDIO为高阻态。

③串行数据输入／输出口(SDIO)，该引脚既可作为单向数据输入口，也可作为双向数据输入输出口，通过寄存器(0x00，bit7)控制，默认为单向数据输入。

④串行数据输出(SDO)，作为数据输出口，SDIO配置为双向端口时，SDO为高阻态。

内部配置的任何改变会在最后一位写入后立刻生效，因此，当有多个字节写入到寄存器中时可以在一个通信周期中改变配置。同时，为了预防意外情况，改变寄存器配置时推荐使用单字节传输。

2．2 SPI接口操作

AD9779A的一个通信周期包括两个阶段。

第一阶段是指令周期(向设备写指令)与前8个SCLK的上升沿一致。指令字节规定串口控制器数据周期，也就是通信周期第二阶段的数据传输是读还是写，数据传输的字节数和第一个寄存器的地址。每个通信周期的前8个SCLK上升沿用来向设备写指令字节。

剩余的SCLK是通信周期的第二阶段。第二阶段是设备与MCU实际的数据传输阶段。每次可以传输1～4个字节，传输的字节数由指令周期决定。寄存器在每个字节的最后一位写入后立刻改变。

SPI指令如表1所列。

表1 SPI指令

　　，决定是读操作还是写操作。逻辑1读操作。逻辑0写操作。

N1和N0决定数据传输周期中传输的字节数。N1、N0表示的字节数如表2所列。

表2 N1、N0表示的字节数

　　A4～A0确定在数据传输时哪个寄存器可以被访问。在多字节传输时，这个地址是起始字节地址，其余寄存器地址由器件自动产生。最高位优先的寄存器配置时序如图1所示。

图1 最高位优先的寄存器配置时序如图

2．3 AD9779A的主要寄存器介绍

AD9779A内部有32个寄存器，每个寄存器8位，每位都有自己特定的功能。AD9779A的主要寄存器如表3所列。

表3 AD9779A的主要寄存器

　　3 AD9779A的寄存器配置

3．1 硬件设计

本文采用三星公司S3C2440作为为整个系统的控制芯片。S3C2440是ARM微处理器，它包含LCD控制器、SDRAM控制器、3通道UART、音频接口、USB控制器、2通道SPI等，其低成本、高性能的特点适用于各种嵌入式领域。S3C2440作为主设备对从设备AD9779A进行配置的硬件连接如图2所示。

图2 S3C2440和AD9779A的接口

S3C2440A的SPI接口可以和外部设备同时发送／接收8位数据，用一个时钟线来同步。当SPI是主机时，传输频率通过设定SPPREn寄存器的相应位来控制，最高速率应小于25 MHz。如果SPI是从属，其他的主机提供时钟。设置一个GPIO作为nSS，当程序写数据到SPTDATn寄存器时，如果ENSCK、SPCONn寄存器的MSTR被置位，SPI发送／接收操作会同时开始。在写字节数据到SPTDATn之前，nSS应该被激活。

SPI接口编程基本步骤如下：

①设置时钟波特率预分频寄存器(SPPREn)；

②设置SPCONn配置SPI模块；

③设置一个GPIO引脚，其作为nSS，低电平片选使能；

④发送数据→检查数据传输准备标志(REDY=1)的状态，然后写数据到SPTDATn；

⑤接收数据→写数据0xFF到SPTDATn→确认REDY置1，然后读取缓存数据；

⑥nSS拉高，解除片选。

3．2 软件设计

软件设计主要实现S3C2440读写AD9779A寄存器的功能，为后面的PLL频带锁定做准备。在ARM Realview MDK环