基于DSP正弦信号发生器设计

当没有按下键时，对应的I／O接口线输入为高电平，当按下键时，对应的I／O接口线输入为低电平，则请求中断INT1。而在读键时，每一个键的状态通过读入键值的高低电平来反应。在中断服务程序中通过执行判键程序，判断是哪个键按下，从而设置对应的幅度和频率，执行产生正弦波形的程序。
独立式键盘的电路配置灵活、软件简单。但每个按键要占用1根I／O接口线，在按键较多时，I／O接口线浪费较大。故在按键数量不多时采用这种方法，本系统采用4个独立按键，而DSP芯片有足够的I／O接口可供使用，设计时可以充分利用这一特点来连接硬件，至于对按键时抖动的消除可在软件中完成。使用中断，可提高CPU的效率，实现资源共享和并行处理，同时也可以在芯片运行过程中对突发故障做出及时发现和处理。

2 系统软件设计
2．1 正弦波形产生原理
常见产生正弦波的方法有6种：(1)采样回放法；(2)实时计算法；(3)查表法；(4)查表结合插值法；(5)数值迭代法；(6)泰勒级数展开法。
采样回放法容易实现，但系统的扩展性差，且并没有充分利用DSP的数据计算处理能力。实时计算法需要花费较多时间，只能产生较低频率的正弦波，而且存在计算精度与计算时间的矛盾。查表法的精度受表的大小影响较大，表越大精度越高，但是存储量也越大。查表结合插值法亦称混合法，用它产生的正弦波达不到理想的精度。数值迭代法较难编写出清晰的程序来。泰勒级数展开法是一种有效的方法，与查
表法和查表结合插值法相比，该方法需要的存储单元很少，而且精度更高。一个角度为的正弦和余弦函数，展开成5项泰勒级数如下


式中，x为θ的弦度值，正弦波的波形可以看成是由无数个点组成，这些点与x轴的每个角度值相对应，利用DSP可大量重复计算的优势来计算出x轴每一点对应的y值，然后通过D／A转换即可输出连续的正弦模拟信号。
2．2 变频调幅的方法
(1)16位定时模块。
C5402 DSP芯片片内定时器是一个软件可编程的计数器，它包括以下3个16位存储器映射寄存器：定时寄存器TIM，定时器周期寄存器PRD和定时控制寄存器TCR。片内定时器中，4位的预定标计数器PSC和16位定时计数器TIM组成一个20位的计数器，定时器每个CPU时钟周期减1，每次计数器减到0将产生定时器中断(TINT)，同时PSC和TIM重新载入预设的值。定时器中断TINT的速率可由式(3)计算。

(2)变频调幅实现方法。
调幅的实现相对简单，只需在所有采样值前乘以一个调幅因子A1就可得到相应的正弦波幅值A。而调频的实现必须依赖于C5402芯片内的16位定时器。DSP芯片不断向D／A芯片送出采样值，然后经模数转换后可在示波器上观察到连续的正弦波形。先预设要产生的正弦信号频率为f，根据正弦波生成原理可知，向D／A送出采样值的间隔，即向D／A送值的周期T1=T／N(N为采样点数)，那么向D／A送值的频率为f1=N×f，即向D／A送值的频率是期待产生的正弦波信号频率的N倍。
因此，为了能够调节产生正弦信号的频率，实际上改变向D／A芯片送值的频率即可。而改变向D／A芯片送值的频率就得用到C5402芯片内的16位定时器。根据式(3)将需要的频率值换算成PRD内的初值和TDDR的初值，并将该初值分别置入PRD和TDDR。