设计方案及实现 - 基于DSP和DDS的商品防窃监视器扫频信号源

　　4 硬件设计方案和软件实现

　　4．1 硬件设计方案

　　基于上述设计思想的硬件连接方案如图3所示，包括C5410、10MHz晶体振荡器、AD9834及滤波放大电路。由于AD9834的电源电压在2．3V到5．5V范围内可选，C5410的电源电压为3．3V。所以在连接时无需电平转换。10MHz晶体振荡器向C5410提供输入时钟。初始化C5410使其工作频率为100MHz，因为只有此时才能使其定时器周期寄存器从TOUT引脚输出50MHz时钟信号。该时钟信号输出到AD9834的MCLK脚，作为AD9834的工作时钟。理论分析指出：输出信号的相位噪声取决于时钟信号的相位噪声，在输出信号频率不变的情况下，输入时钟信号频率越高，相位噪声恶化越小。

　　

　　滤波放大电路对AD9834输出的扫频波信号进行进一步滤波处理和幅度放大，以滤除高频信

　　号干扰和噪声，将信噪比控制在允许范围内。由于杂波信号干扰，从AD9834出来的扫频信号在没有滤波的情况下含有丰富的高频成分，采用RC或LC无源滤波电路处理后可以得到一组以8．2MHz为中心频率，扫频范围在7．7MHz~8．7MHz的较为清晰的扫频波。具体实现方案是先通过由1只去耦电容器和1只电阻器组成的RC回路滤掉由：DDS输出的扫频信号中的高频成分，然后使用带有电感器的复式滤波电路（可以选择LC滤波电路），经电感器滤波后不但负载电流及电压的脉动减小，而且波形也变得平滑，L、c的具体值可由f=1/（LC）1/2求得，其中f=8.7MHz，滤波电路如图4所示。由于AD9834的输出信号幅度最大只有O．8V，所以需将其幅值放大才能作为扫频信号源，在系统中可由1个高速运算放大器实现。

　　由于该电路是高速数，模混合电路，因此电磁兼容性能非常重要。特别是DSP和DDS共用1个电源，使得器件的工作信号通过电源线传输形成干扰。通常必须在电源接入处并人大容量的电解电容器和钽电容器，滤除低频噪声。还应该在每个器件的电源引脚处接1只0．01pF一0．1pF的去耦电容器。

　　4．2 软件实现

　　软件的流程如图5所示，主要包括复位、初始化、写频率字和控制字等部分。

　　

　　初始化部分包括对DSP多通道缓冲串行口的初始化及其配置和对AD9834写入控制字，应设置多通道缓冲串行口工作模式和DDS的SLEEP、RE-SET、SIGNPIB、HLB等位。在该系统设计中，AD9834采用串行控制比特位方式选择相位、频率寄存器；PIN/SW=0．选择控制字模式；FSEI=0，选择使用频率寄存器0（FREQ0）；D13=0，将28位的频率寄存器分成2个14位的寄存器工作，且频率字的高14位和低14位可以独立改变。由于系统要求在上电后立即工作，故将AD9834的RESET引脚接低电平。必要时，也可以由系统中的其他模块如CPID控制DDS启动。SDATA、SCLK和FSYNC 3个引脚向AD9834中写数据和控制字。当FSYNC=0时，表示正向AD9834写入1个新字，并将在下1个SCL．K的下降沿读人第1位，其余的位在随后的SCLK的下降沿读入，经过16个SCLK下降沿后，置 FSYNC=1，实现了DSP对AD9834的控制。

　　由于将C5410的McBSP配置为时钟停止模式，串口接收控制寄存器SPCRl的时钟停止模式位cLKSTP和串口引脚控制寄存器PCR的发送时钟极性位CLKXP配置为CLKSTP=11，CLKXP=1（时钟开始于下降沿，有延时），因此，发送时钟模式引脚设为内部时钟输出（BCLKX=I）；采样率发生器时钟源来自CPU时钟（CLKSM=I）；发送帧同步模式引脚设置为输出（FSXM=1）；发送帧同步极性引脚设置为低电平有效（FSXP=1）；发送时钟极性设置为下降沿采样 （CLKXP=1）；数据发送和接收延时时间为l位（RDATDLY=XDATDLY=01b）；采样率发生器时钟的降频因子为49（CLKGDV=49）。因为16xbaud rateCLKOUT ／1+CLKGDV为100/49，所以MCBSP的采样率发生器产生2MHz的时钟信号。

　　下面是通过McBSP口向AD9834传送频率为8．2MHz的频率字和控制字的程序段： L

　　

　　程序设计中应该注意的重点就是对发送和接收准备好位的查询，如果在程序中没有查询或者查询的地点不对，则程序在单步运行时可能会正确发送和接收数据，但是当全速运行时，由于速度较高，因而不能进行正确的数据收发。正确的查询应该是在数据发送前查询SPCRl或SPCR2中的RRDY位或XRDY位，当RRDY位或XRDY位为0时，表明尚未接收或发送完数据，一直查询到RRDY位或XRDY位为1，表明上一组数据已接收或发送完毕，可以进行下一组数据的接收或发送。

　　5 结束语

　　由DDS技术产生的扫频信号源不仅频率稳定、信号精度高、抗干扰能力强，而且由于它是在计算机控制下直接实现的，因而易于实现智能化处理。无论是实用电路还是测量仪器，凡是需要产生扫频信号的地方，原则上都可以使用DDS技术。在频率迅速变化的场合，DDS中寄存器更新的速度有时会成为关键指标，这时必须使用高速电路和高速串行口，由合理的硬件设计和软件流程来实现预期设计目标。