1、電賽預測

摘要：原定于7月28日才發布的器件清單，提前2天在26號就發布，感覺大家現在應該猜題預測，與其猜題，還不如靜下心來做題，盲目猜題是沒有必要的，熟悉相關器件倒尤為重要，不要到處去水群聊天，聽風就是雨，題目要是能被猜中了，那只能說題目出的很差，都能被我們猜到，

既然猜不到，那就別浪費時間，相反，把這些時間好好利用起來，把手上的事情繼續完成，把該買的元器件買好，買晚了就貴了，買回來之后每個組件盡可能的去熟悉使用，準備好相關程式，

2、電賽清單

其實每年的帶電賽主要元器件以及器材清單基本都差不多，只有很小的改動，2019年國賽年同樣有DDS模塊，今年照樣有DDS模塊，

3、什么是DDS

DDS直接數字式頻率綜合器 DDS(Direct Digital Synthesizer)，實際上是一種分頻器：通過編程頻率控制字來分頻系統時鐘(SYSTEM CLOCK)以產生所需要的頻率，DDS有兩個突出的特點，一方面，DDS作業在數字域，一旦更新頻率控制字，輸出的頻率就相應改變，其跳頻速率高；另一方面，由于頻率控制字的寬度寬（48bit 或者更高），頻率解析度高，你可以把他理解為一個信號源即信號發生器，
高配版DDS模塊
電賽肯定不會讓你自己搞這樣的儀器做信號源，用你的DDS代替它，

4、DDS作業原理

DDS主要分成3 部分：相位累加器，相位幅度轉換，數模轉換器(DAC)，

相位累加器
一個正弦波，雖然它的幅度不是線性的，但是它的相位卻是線性增加的，DDS 正是利用了這一特點來產生正弦信號，根據DDS的頻率控制字的位數N，把 360° 平均分成了2的N次方等份，
相位幅度轉換
通過相位累加器，我們已經得到了合成Fout 頻率所對應的相位資訊，然后相位幅度轉換器把 0°~360°的相位轉換成相應相位的幅度值，比如當DDS選擇為2Vp-p的輸出時，45°對應的幅度值為 0.707V，這個數值以二進制的形式被送入DAC，這個相位到幅度的轉換是通過查表完成的，
DAC 輸出
代表幅度的二進制數字信號被送入DAC中，并轉換成為模擬信號輸出，DAC的位數并不影響輸出頻率的解析度，輸出頻率的解析度是由頻率控制字的位數決定的，

5、怎么做出一個DDS

注意電賽清單說的是：DDS芯片或模塊，也就是意味著你可以買芯片自己設計電路板，也可以自己買DDS模塊，如果你有能力當然是直接買芯片自己畫板子，這樣你做出來的DDS肯定你那些直接買DDS模塊的同學更有優勢，當然如果你覺得難度比較大還是買一個DDS模塊吧！

聰明如我

如何選擇DDS

怎么選擇具體的哪一款DDS芯片還是要看你自己的預算和你的需求，今天主要講的DDS模塊是安富萊家的AD9833這一款DDS模塊，至于為啥選擇一款，因為19年電賽購買過這一款，價格也還便宜，電路和編程相對來說還是比較簡單的，強調一點這不是打廣告啊！

6、AD9833簡介

AD9833是ADI公司生產的一款低功耗，可編程波形發生器，能夠產生正弦波、三角波、方波輸出，波形發生器廣泛應用于各種測量、激勵和時域回應領域，AD9833無需外接元件，輸出頻率和相位都可通過軟體編程，易于調節，頻率暫存器是28位的，主頻時鐘為25MHz時，精度為0.1Hz，主頻時鐘為1MHz時，精度可以達到0.004Hz，

可以通過3個串行介面將資料寫入AD983，這3個串口的最高作業頻率可以達到40MHz，易于與DSP和各種主流微控制器兼容，AD9833的作業電壓范圍為2.3V-5.5V，

AD9833還具有休眠功能，可使沒被使用的部分休眠，減少該部分的電流損耗，例如，若利用AD9833輸岀作為時鐘源，就可以讓DAC休眠，以減小功耗，該電路采用10引腳MSOP型表面貼片封裝，體積很小，

AD9833特點

頻率和相位可數字編程
作業電壓為3V時，功耗僅為20mW
輸出頻率范圍為OHz-12.5MHz
頻率暫存器為28位(在25Mz的參考時鐘下，精度為0.1Hz)
可選擇正弦波、三角波、方波輸出
無需外界元件
3線SPI介面
溫度范圍為-40℃-+105℃

總結一下就是：這個模塊與單片機之間是通過SPI通信的方式，通過對芯片內部暫存器的操作可以調節模塊的資料頻率和相位，可輸出的頻率范圍是0—13.5MHZ，可以輸出正弦波、三角波和方波，

AD9833模塊電路圖

波形發生電路運算放大輸出電路為了使大家比較好理解，我直接截取的成品模塊原理圖，

可以看到AD9833是一塊完全集成的DDS，僅需要1個外部參考時鐘、1個低精度電阻器和一個解耦電容器就能產生高達12.5Mz的正弦波，AD933的核心是28位的相位累加器，它由加法器和相位暫存器組成，每來1個時鐘，相位暫存器以步長增加，相位暫存器的輸岀與相位控制字相加后輸入到正弦査詢表地址中，正弦査詢表包含1個周期正弦波的數字幅度資訊，每個地址對應正弦波中0°-360°范圍內的1個相位點，

下面這張圖來自AD9833的資料手冊，可以看到每個引腳的功能說明都非常詳細，再配合上圖的電路原理圖就可以一目了然了！
管腳功能描述
接下來就是單片機如何與芯片的引腳相連，以及如何寫驅動代碼了，

7、AD9833驅動代碼

一般你在網上買到模塊后賣家一般都會送你實體代碼，可能實體代碼與你所用的單片機型號不同，但是大致的思路框架是一樣的，下面就以安富萊家的AD9833代碼為例，

說明：他家的平臺是STM32F407的平臺，也許你用的F103系列或者MSP430，但是啟動代碼都是的，你完全可以把驅動代碼的.c和.h檔案匯入到你的專案中即可，

功能描述

AD9833有3根串行介面線，與SPI、QSPI、DSP介面標準兼容，在串口時鐘SCLK的作用下，資料是以16位的方式加載到設備上，FSYNC引腳是片選使能引腳，電平觸發方式，低電平有效，進行串行資料傳輸時，FSYNC引腳必須置低，要注意 FSYNC有效到SCLK下降沿的建立時間的最小值，FSYNC置低后，在16個SCLK的下降沿資料被送到AD9833的輸入移位暫存器，在第16個SCLK的下降沿FSYNC可以被置高，但要注意在SCLK下降沿到FSYC上升沿的資料保持時間的最小和最大值，當然，也可以在 FSYNC為低電平的時候，連續加載多個16位資料，僅在最后一個資料的第16個SCLK的下降沿的時將 FSYNC置高，最后要注意的是，寫資料時SCLK時鐘為高低電平脈沖，但是，在 FSYNC剛開始變為低時，(即將開始寫資料時)，SCLK必須為高電平(注意t11這個引數)，

當AD9833初始化時，為了避免DAC產生虛假輸出，RESET必須置為1（RESET不會復位頻率、相位和控制暫存器），直到配置完畢，需要輸出時才將 RESET置為0；RESET為0后的8-9個MCLK時鐘周期可在DAC的輸出端觀察到波形，

AD9833寫入資料到輸出端得到回應，中間有一定的回應時間，每次給頻率或相位暫存器加載新的資料，都會有7-8個MCIK時鐘周期的延時之后，輸出端的波形才會產生改變，有1個MCIK時鐘周期的不確定性，因為資料加載到目的暫存器時，MCLK的上升沿位置不確定，

既然模塊要與單片機相連那肯定首先要確定使用那幾個引腳，因為他們之間是通過3線的SPI方式通信的

初始化GPIO

/* 定義GPIO埠 */
#define RCC_SCLK 	RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define PORT_SCLK	GPIOB
#define PIN_SCLK	GPIO_Pin_3

#define RCC_SDATA 	RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define PORT_SDATA	GPIOB
#define PIN_SDATA	GPIO_Pin_5

/* 片選 */
#define RCC_FSYNC 	RCC_AHB1Periph_GPIOF
#define PORT_FSYNC	GPIOF
#define PIN_FSYNC	GPIO_Pin_7

/* 定義口線置0和置1的宏 */
#define FSYNC_0()	PORT_FSYNC->BSRRH = PIN_FSYNC
#define FSYNC_1()	PORT_FSYNC->BSRRL = PIN_FSYNC

#define SCLK_0()	PORT_SCLK->BSRRH = PIN_SCLK
#define SCLK_1()	PORT_SCLK->BSRRL = PIN_SCLK

#define SDATA_0()		PORT_SDATA->BSRRH = PIN_SDATA
#define SDATA_1()		PORT_SDATA->BSRRL = PIN_SDATA

void bsp_InitAD9833(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	FSYNC_1();	/* FSYNC = 1 */

	/* 打開GPIO時鐘 */
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_SCLK | RCC_SDATA | RCC_FSYNC, ENABLE);

	/* 配置幾個推挽輸出IO */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;		/* 設為輸出口 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;		/* 設為推挽模式 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;	/* 上下拉電阻不使能 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;	/* IO口最大速度 */

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_SCLK;
	GPIO_Init(PORT_SCLK, &GPIO_InitStructure);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_SDATA;
	GPIO_Init(PORT_SDATA, &GPIO_InitStructure);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_FSYNC;
	GPIO_Init(PORT_FSYNC, &GPIO_InitStructure);
}

這幾句話大家應該不陌生，首先是使用宏定義來定義使用的GPIO口的時鐘、埠和輸出的高低電平，然后就是最基本的初始化相關的GPIO口了，這里使用的是PB3、PB5、PF3作為控制引腳，你需要根據的MCU選擇合適的引腳進行控制，

寫資料

/*
********************************************************
*	函 數 名: AD9833_Write_16Bits      
*	功能說明: 向SPI總線發送16個bit資料   發送控制字
*	形    參: _cmd : 資料
*	返 回 值: 無
*******************************************************
*/
void AD9833_Write_16Bits(uint16_t _cmd)
{
	uint8_t i;
	SCLK_1(); //在時鐘上升沿下操作
	FSYNC_0();	//片選打開
	/*　AD9833  SCLK時鐘高達40M，因此可以不延遲 */
	for(i = 0; i < 16; i++)
	{
		if (_cmd & 0x8000)
		{
			SDATA_1();
		}
		else
		{
			SDATA_0();
		}
		SCLK_0();
		_cmd <<= 1;
		SCLK_1();
	}	
	FSYNC_1();//片選關閉
}

FSYNC置低后，在16個SCLK的下降沿資料被送到AD9833的輸入移位暫存器，采用for回圈將資料發送出去，

選擇輸出波形

void AD9833_SelectWave(uint8_t _Type) 
{
	FSYNC_1();  //宏定義
	SCLK_1();
	if(_Type == 0)
	{
		AD9833_Write_16Bits(0x2028); /*頻率暫存器輸出方波*/
	}
	else if(_Type == 1)
	{
		AD9833_Write_16Bits(0x2002); /*頻率暫存器輸出三角波*/
	}
	else if(_Type == 2)
	{
		AD9833_Write_16Bits(0x2000); /*頻率暫存器輸出正弦波*/
	}
	else if(_Type == 3)
	{
		AD9833_Write_16Bits(0x00C0); /*無輸出*/
	}
}

這里根據輸入的形參來選擇輸出的波形，至于這里為什么寫0x2002就輸出三角波，寫0x2000就輸出正弦波，那就要看芯片的資料手冊對于暫存器這一張章節的說明了，
芯片手冊第九頁
芯片手冊第十頁看起來是不是感覺無從下手，但是我們不需要了解這些，因為具體要輸出哪種波形配置什么樣的引數已經告訴你了，直接用就可以，

設定頻率值

接下來就是撰寫配置輸出各種頻率的函式了，具體操作如下：

void AD9833_SetFreq(uint32_t _freq)
{
	uint32_t freq;
	uint16_t lsb_14bit;
	uint16_t msb_14bit;
	uint8_t freq_number = 0;
	freq = (uint32_t)(268435456.0 / AD9833_SYSTEM_CLOCK * _freq);
	lsb_14bit = (uint16_t)freq;
	msb_14bit = (uint16_t)(freq >> 14);
	if(freq_number == FREQ_0)
	{
		lsb_14bit &= ~(1U<<15);//0111 1111 1111 1111 先把第15位清0,其他位不變
		lsb_14bit |= 1<<14;    //0100 0000 0000 0000 再把第14位置1,其他位不變 結果就是01xx xxxx xxxx xxxx
		msb_14bit &= ~(1U<<15); //同上
		msb_14bit |= 1<<14;
	}
	else
	{
		lsb_14bit &= ~(1<<14); //1011 1111 1111 1111 先把第14位清0,其他位不變
		lsb_14bit |= 1U<<15;   //1000 0000 0000 0000 再把第15位置1,其他位不變 結果就是10xx xxxx xxxx xxxx
		msb_14bit &= ~(1<<14); //同上
		msb_14bit |= 1U<<15;
	}
	AD9833_Write_16Bits(lsb_14bit);
	AD9833_Write_16Bits(msb_14bit);
}

這里面有一句關鍵的代碼就是freq = (uint32_t)(268435456.0 / AD9833_SYSTEM_CLOCK * _freq);結合芯片的資料手冊知道，另外這里面用到了暫存器操作的置位和清0操作，如果對暫存器操作比較熟悉得小伙伴一眼就能看出來，這里就不過多解釋了，

lsb_14bit &= ~(1U<<15);//0111 1111 1111 1111 先把第15位清0,其他位不變
lsb_14bit |= 1<<14;    //0100 0000 0000 0000 再把第14位置1,其他位不變 結果就是01xx xxxx xxxx xxxx

計算公式
到這里底層驅動函式已經基本完成了，接下來就是寫main函式了，在主函式中我們可以增加幾個按鍵進行調頻操作，

int main(void)
{
	uint8_t ucKeyCode;
	uint8_t ucChange;
	uint32_t freq;

	/*
		由于ST韌體庫的啟動檔案已經執行了CPU系統時鐘的初始化，所以不必再次重復配置系統時鐘，
		啟動檔案配置了CPU主時鐘頻率、內部Flash訪問速度和可選的外部SRAM FSMC初始化，

		系統時鐘預設配置為72MHz，如果需要更改，可以修改：
		\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\system_stm32f10x.c
		中配置系統時鐘的宏，
	*/

  	bsp_Init();//先初始化各種外設，自己寫
	
	freq = 100000;
	AD9833_SetFreq(freq);   /*頻率freq單位HZ*/

	ucChange = 1;

	while (1)
	{

		if (ucChange == 1)
		{
			ucChange = 0;
			AD9833_SetFreq(freq);	/*設定頻率值  */
			
			/* 列印當前的頻率值 */
			if (freq < 1000)
			{
				printf("freq =%8dHz\r", freq);	
			}
			else if (freq >= 1000 && freq < 1000000)
			{
				printf("freq =%3d.%03dKHz\r", freq / 1000, (freq % 1000) );	
			}
			else if (freq >= 1000000)
			{
				printf("freq =%3d.%03d %03d %dMHz\r", freq / 1000000, (freq % 100000) / 1000,
						((freq % 1000000) / 1000) / 100,  freq % 10) ;	
			}			
		}

		/* 按鍵濾波和檢測由后臺systick中斷服務程式實作，我們只需要呼叫bsp_GetKey讀取鍵值即可， */
		ucKeyCode = bsp_GetKey();	/* 讀取鍵值, 無鍵按下時回傳 KEY_NONE = 0 */
		if (ucKeyCode != KEY_NONE)
		{
			switch (ucKeyCode)
			{
				case KEY_DOWN_K1:			/* K1鍵按下,輸出方波 */
					AD9833_SelectWave(0);	
					ucChange = 1;
					break;
					
				case KEY_DOWN_K2:			/* K2鍵按下，輸出三角波 */ 
					AD9833_SelectWave(1);
				    ucChange = 1;
					break;

				case KEY_DOWN_K3:			/* K3鍵按下，輸出正弦波 */
					AD9833_SelectWave(2);
				    ucChange = 1;
					break;
				
				case KEY_DOWN_K4:			/*  K4鍵按下 */
					if (freq >= 1000000)	/* 1MHz 以上 */
					{
						if (freq < 25000000)
						{
							freq += 1000000;
							ucChange = 1;
						}
					}
					else if (freq > 1000)		/* 1KHz 以上 */
					{
						freq += 1000;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 100)		/* 100Hz 以上 */
					{
						freq += 100;
						ucChange = 1;
					}
					else
					{
						freq += 1;
						ucChange = 1;
					}					
					break;

				case KEY_DOWN_K5:			/*  K5鍵按下 */
					if (freq >= 1000000)	/* 1MHz 以上 */
					{
						freq -= 1000000;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 1000)		/* 1KHz 以上 */
					{
						freq -= 1000;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 100)		/* 100Hz 以上 */
					{
						freq -= 100;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 0)       /*(0,100HZ)*/
					{
						freq -= 1;
						ucChange = 1;
					}
					break;

				case KEY_DOWN_K6:			/*  K6鍵按下*/
					if (freq > 1000)
					{
						freq -= 100;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 100)		/* 100Hz 以上 */
					{
						freq -= 10;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 0)       /*(0,100HZ)*/
					{
						freq -= 1;
						ucChange = 1;
					}
					
					break;

				case KEY_DOWN_K7:			/*  K7鍵按下 */
					if (freq > 1000)		/*1KHZ以上*/
					{
						freq += 100;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 100)		/* 100Hz 以上 */
					{
						freq += 10;
						ucChange = 1;
					}
					else if (freq > 0)       /*(0,100HZ)*/
					{
						freq += 1;
						ucChange = 1;
					}
					break;

				case KEY_DOWN_K8:			/*  K8鍵按下 */
					AD9833_SelectWave(3);
					ucChange = 1;
					break;

				default:
					/* 其它的鍵值不處理 */
				
					break;
			}
		}
	}
}

這里面的邏輯就很簡單了，按下對應的按鍵執行相應的操作，按鍵的個數與步進值可以根據自己的情況自己改寫，

8、DDS在線工具

最后給大家推薦一個幫助理解和用好DDS的一個在線工具—simDDS，
通過這個工具，你可以根據自己要實作的指標，來確定需要的濾波器的階數，然后借助濾波器的設計工具、仿真軟體就可以設計出滿足你系統系統要求的模擬電路部分，

巧妙利用DAC的鏡像，還可以實作通信中的上變頻功能，從而省去了本振、上變頻、濾波器等復雜的模擬電路，比如你要產生一個140MHz載頻的FM信號，可以使用150MHz的主時鐘，產生一個10MHz的FM信號，自然就會通過DAC鏡像得到一個140MHz和一個160MHz的FM信號，在140MHz處加一個帶通濾波器就可以得到你需要的FM信號，電路將變得非常簡單，利用這個方法，可以獲得更高頻率的調制信號，點擊下方原文鏈接，即可打開該在線工具，

公眾號后臺回復：DDS，即可獲取本文的驅動代碼以及相關檔案資料，

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2021電賽預測—手把手帶你玩轉DDS模塊AD9833