c51单片机驱动AD9954的程序及调试

第一次用51单片机写AD9954程序，仔细读了一遍datasheet、并参考前面同学的示例程序之后，只简单的实现了单频输出（Single-tone Mode）。

一开始调试，先要正确控制SYNC_CLK，因为这个输出引脚就是内部DDS时钟的4分频（假设DDS时钟最高为400MHz，那么SYNC_CLK此时应当输出100MHz；反之，通常用SYNC_CLK来推测DDS系统时钟）。前提是必须复位Control Function Register No.1（CFR1：0x00）中的bit1（SYNC_CLK Disable）。

然后根据输入时钟的频率正确设置CFR2中的倍频系数REFCLK Multiplier和VCO Range（0：100~250MHz；1：250~400MHz）。只要外部电路没什么错的地方，SYNC_CLK一般都OK了。

用了才发现，AD9954真的还不错，400MHz的系统时钟就先不说了，居然可以用控制字Amplitude Scale Factor (ASF：0x02)调节输出信号的幅度，前提是打开CFR1中的OSK Enable。并且14bit的长度也能够达到足够高的幅度控制精度了。当时作信号源的时候，还用外接AD835+TLV5638控制幅度，现在想来真是憨啊。

还有就是，输出信号的相位可调。控制字Phase Offset Word(POW0 0x05)中含有14bit的相位偏移控制字，因此相位调节的精度也是相当高的，可达360°/16384 = 0.022°，在大多数情况下肯定够用，比AD9851的5bit控制字（360°/32 = 11.25°）强多了。具体见程序1。

然后想尝试一下线性扫频功能（Linear-sweeping Mode），调了一整天都没出来，然后就放假回家了。

最近在搞毕业设计（频率特性测试仪Frequency Response Analyzer）的同时，又把原来的AD9954测试板拿出来调试，Single-Tone Mode当然是没问题的，这次主要是再一次研究Linear-Sweeping Mode。于是打开原来写的程序，看了一会儿，调了一会儿，突然发现一个极其简单的错误——控制字的一个字节位置写错了，改过来再测试，一切OK。具体见程序2。去年居然花了一整天去查都没查出来，Wordless。

好了，现在该最后一关了——RAM模式。Datasheet有关章节再看了一遍，然后大概写了一个程序试了一下，出来的波形一团糟。于是参考了AD官网的AD9954示例代码（ASM的，具体见程序3），并和自己写的一步一步对比，最后终于搞定了。是因为向RAM写数据的时候，只需要在第一次送数据前送一次RAM指令字节（RAM：0x0b），具体见程序4。但是我没注意到这一点，每次数据前都送一遍0x0b，结果就悲剧了。不过最后还是发现原因了，嘿嘿！

下图是RAM Segment Address Ramp Rate设置为0x0400（1024）时的切换时间测量波形。两个光标之间的时间大概是10.24us，因为10.24us = 1024×10ns，说明更新速率是10ns，即SYNC_CLK，和线性扫频时的最快频率更新速度一样。

利用AD9954的RAM Mode可以很方便的实现对数扫频，只需要计算出相应的对数频率点并存储进RAM即可。

除此之外，AD9954还可以实现高速调频波。如果固定波表1000个点，那么调制波的频率可以是100kHz，50kHz，33.33kHz……，即100/n kHz（n正整数）。如果采用不定波表500~999个点，则可以实现200kHz以内的，调制波的频率步进不大于0.4%的调频波。但实现起来有些麻烦，所以一般不用AD9954作调制波频率连续可调的调频波信号源。

现在AD9954的程序部分了解得差不多了，等毕业设计结束之后，有时间了就升级一下以前做的信号源。AD835，TLV5638直接去掉，再加入比较基础的调频/调幅功能，还有就是加入一个EEPROM用于幅度校准存储。另外，硬件电路方面做一板PCB降降噪声，同时功放输出的功率也要提升到10Vpp@50欧负载。

下面是部分程序，与有兴趣的朋友们一起分享（才起步，拙劣之处还请多多包涵）：

公共程序段：

#include reg51.h>#include absacc.h>#include intrins.h>#define uchar unsigned charsbit ioupdate = P1^0;sbit sdio     = P1^1;sbit clk      = P1^2;sbit adcs     = P1^3;sbit adreset  = P1^4;sbit tlvcs    = P1^5;sbit ps0      = P1^6;void send(uchar dat){uchar i;for(i=0;i 8;i++){clk = 0;dat = _crol_(dat,1);sdio = dat0x01;clk = 1;}}程序1：（Single-Tone Mode）void main(){P1 = 0xff;adreset = 0;adcs = 0;send(0x00);        //CFR1send(0x02);        //bit1 OSK Enable,bit0 Auto OSK Enable;send(0x00);send(0x00);send(0x42);        //bit6 comp PD,bit1 SYNC_clk Disable;SYNC_clk = DDSclk/4;ioupdate = 0;ioupdate = 1;send(0x01);         //CFR2send(0x00);         //not used;send(0x08);         //bit3 High Speed SYNC Enable;send(0xa4);         //bit7-bit3 REF clk Multiplier factor;bit2 VCO Range  //(0:100-250;1:250-400);bit1-bit0 Charge Pump;send(0x02);        //ASF,when OSK Enabled(CFR1 bit25);send(0x3f);send(0xff);send(0x04);        //FTW0  0x 00 a3 d7 0a=1MHz  (0x ff ff ff ff ==> 400MHz)send(0x00);send(0xa3);send(0xd7);send(0x0a);send(0x05);        //POW0，Phase Initialsend(0x00);send(0x00);ioupdate = 0;ioupdate = 1;adcs = 1;adcs = 0;           //POW0.Phase shift 180 (0x 3f ff ==> 360)send(0x05);send(0x20);send(0x00);adcs = 1;ioupdate = 0;ioupdate = 1;}程序2：（Linear-Sweeping Mode）void main(){P1 = 0xff;adreset = 0;adcs = 0;send(0x00);         //CFR1send(0x00);send(0x20);         //bit5 Linear Sweeping Enablesend(0x00);send(0x46);         //bit2 Linear Sweeping No-Dwellioupdate = 0;ioupdate = 1;send(0x07);         //NLSCWsend(0x10);send(0x00);send(0x00);send(0x00);send(0x10);send(0x08);        //PLSCWsend(0x10);send(0x00);send(0x00);send(0x00);send(0x10);send(0x04);        //FTW0   0x 00 a3 d7 0a ==1MHz (0x ff ff ff ff ==> 400MHz)send(0x00);send(0xa3);send(0xd7);send(0x0a);send(0x06);        //FTW1  0x 01 68 72 b0 ==2.2MHz (0x ff ff ff ff ==> 400MHz))send(0x01);send(0x68);send(0x72);send(0xb0);adcs = 1;ioupdate = 0;ioupdate = 1;ps0 = ~ps0;        //Toggle ps0 to sweep;ps0 = ~ps0;}程序3：（AD9954_ADIcode）程序4：（RAM Mode） void main(){P1 = 0xff;ps0 = 0;adreset = 0;adcs = 0;send(0x01);       //CFR2send(0x00);       //not used;send(0x00);       //bit3 High Speed SYNC Enable;send(0xa4);       //bit7-bit3 REF clk Multiplier factor; bit1-bit0 Charge Pump;send(0x04);       //FTW0;send(0x12);send(0xf6);send(0x84);send(0xbe);ioupdate = 0;ioupdate = 1;send(0x00);       //CFR1send(0x80);       // bit7 RAM Enable;bit5-3 Internal Profile Controlsend(0x00);send(0x02);        //bit1 SDIO Only;send(0x00);        //bit6 comp PD,bit1 SYNC_clk Disable;SYNC_clk = DDSclk/4;send(0x02);        //ASF,when OSK Enabled(CFR1 bit25);send(0x3f);send(0xff);ioupdate = 0;ioupdate = 1;send(0x07);        //RSCW0;ps0 = 0; ps1 = 0;send(0xff);         //RAM Segment Address Ramp Rate 7:0>send(0xff);         //RAM Segment Address Ramp Rate 15:8>send(0x07);send(0x00);        //Segment0 Address:0x00000-0x00007send(0x00);        //RSCW0send(0x08);        //RSCW1;ps0 = 1; ps1 = 0;send(0xff);         //RAM Segment Address Ramp Rate 7:0>send(0xff);         //RAM Segment Address Ramp Rate 15:8>send(0x00);send(0x01);        //Segment1 Address:0x00000-0x00001send(0x04);adcs = 1;ioupdate = 0;ioupdate = 1;adcs = 0;send(0x0b);        //RAMsend(0x00);        //stall freq into RAM from the final address to beginning address;send(0xa3);send(0xd7);send(0x0a);                  //RAM0     1MHzsend(0x00);send(0xf5);send(0xc2);send(0x8f);                   //RAM1      1.5MHzsend(0x01);send(0x47);send(0xae);send(0x14);                   //RAM2       2MHzsend(0x01);send(0x99);send(0x99);send(0x99);                   //RAM3       2.5MHzsend(0x01);send(0xeb);send(0x85);send(0x1e);                   //RAM4       3MHzsend(0x02);send(0x3d);send(0x70);send(0xa3);                   //RAM5       3.5MHzsend(0x02);send(0x8f);send(0x5c);send(0x28);                   //RAM6       4MHzsend(0x02);send(0xe1);send(0x47);send(0xae);                   //RAM7       4.5MHzps0 = 1;send(0x0b);         //RAM Instruction Againsend(0x03);send(0x33);send(0x33);send(0x33);                   //RAM0       5MHzioupdate = 0;ioupdate = 1;send(0x07);         //RSCW0;ps0 = 0; ps1 = 0;send(0x00);         //RAM Segment Address Ramp Rate 7:0>send(0x04);         //RAM Segment Address Ramp Rate 15:8>send(0x07);send(0x00);send(0x60);         //RAM Mode of Operation: Continuous Bidirectional Rampadcs = 1;            //RSCW0ioupdate = 0;ioupdate = 1;}