27. DAC

2024-07-05 16:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

27.4. 生成正弦波数据表¶

要输出正弦波，实质是要控制DAC以v=sin(t)的正弦函数关系输出电压，其中v为电压输出，t为时间。

而由于模拟信号连续而数字信号是离散的，所以使用DAC产生正弦波时，只能按一定时间间隔输出正弦曲线上的点，在该时间段内输出相同的电压值，若缩短时间间隔，提高单个周期内的输出点数，可以得到逼近连续正弦波的图形，见图26_3，若在外部电路加上适当的电容滤波，可得到更完美的图形。

图 26‑3 DAC按点输出正弦波数据(左：32个点，右：128个点)

由于正弦曲线是周期函数，所以只需要得到单个周期内的数据后按周期重复即可，而单个周期内取样输出的点数又是有限的，所以为了得到呈v=sin(t)函数关系电压值的数据通常不会实时计算获取，而是预先计算好函数单个周期内的电压数据表，并且转化成以DAC寄存器表示的值。

如sin函数值的范围为[-1: +1]，而RA6M5的DAC输出电压范围为[0~3.3]V，按12位DAC分辨率表示的方法，可写入寄存器的最大值为212 = 4096，即范围为[0:4096]。所以，实际输出时，会进行如下处理：

抬升sin函数的输出为正值：v = sin(t)+1 ，此时，v的输出范围为[0:2]；

扩展输出至DAC的全电压范围: v = 3.3*(sin(t)+1)/2 ，此时，v的输出范围为[0:3.3]，正是DAC的电压输出范围，扩展至全电压范围可以充分利用DAC的分辨率；

把电压值以DAC寄存器的形式表示：Reg_val = 212/3.3 * v = 211*(sin(t)+1)，此时，存储到DAC寄存器的值范围为[0:4095]；

实践证明，在sin(t)的单个周期内，取32个点进行电压输出已经能较好地还原正弦波形，所以在t∈[0:2π]区间内等间距根据上述Reg_val公式运算得到32个寄存器值，即可得到正弦波表；

控制DAC输出时，每隔一段相同的时间从上述正弦波表中取出一个新数据进行输出，即可输出正弦波。改变间隔时间的单位长度，可以改变正弦波曲线的周期。

为方便起见，我们使用了Python和Matlab脚本制作正弦波表，脚本的代码存储在本工程的目录下，感兴趣可以打开文件查看，以下列出Python脚本代码，见代码清单 26‑1。

代码清单 26‑1 制作正弦波数据表的python脚本（工程目录下的sinWave.py文件）¶ #! python3 #coding=utf-8 """ Python版本：3.x 外部库：matplotlib1.5.3、numpy1.11.2 运行方式：在命令行中输入：python sinWave.py 运行结果：命令行中会打印计算得的各点数据，在当前目录下会生成py_dac_sinWav.c文件，包含上述数据，并且会弹出描绘曲线的对话框。 """ import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import math #修改本变量可以更改点数，如16、32、64等 POINT_NUM = 32 pi = math.pi #一个周期 POINT_NUM 个点 n = np.linspace(0,2*pi,POINT_NUM) #计算POINT_NUM个点的正弦值 a = map(math.sin,n) r =[] for i in a: #调整幅值至在0~1区间 i+=1 #按3.3V电压调整幅值 i*= 3.3/2 #求取dac数值，12位dac LSB = 3.3V/2**12 ri = round(i*2**12/3.3) #检查参数 if ri >= 4095: ri = 4095 #得到dac数值序列 r.append( ri ) print(list(map(int,r))) #写入序列到文件 with open("py_dac_sinWav.c",'w',encoding= 'gb2312') as f: print(list(map(int,r)),file= f) #绘图 plt.plot(n,r,"-o") plt.show()

Python脚本的实现原理就是前面介绍的正弦波数据表的制作过程，运行后，该脚本把得到的正弦波表数据输出到目录下的py_dac_sinWav.c文件中，见代码清单 26‑2，并且根据取样点描绘出示意图，见图 26‑4。Matlab脚本原理相同，此处不再列出，实际上使用C语言也能制作正弦波表，只是画图不方便而已。

代码清单 26‑2 生成的正弦波数据表¶ [2048, 2460, 2856, 3218, 3532, 3786, 3969, 4072, 4093, 4031, 3887, 3668, 3382, 3042, 2661, 2255, 1841, 1435, 1054, 714, 428, 209, 65, 3, 24, 127, 310, 564, 878, 1240, 1636, 2048]

图 26‑4 python 脚本根据正弦波表描绘的曲线图

【本文地址】

27. DAC

27. DAC

今日新闻

推荐新闻