基于TMS320C5509的函数发生器的设计(2)
作为控制系统的一个重要组成部分，信号发生器也是实现工业自动化不可或缺的测量仪器之一。因此，在许多高科技领域中，如设计与测试、生物医学、汽车制造业、传感器仿真，甚至于国防工业、航空航天这种高级机密领域，信号发生器都得到了非常广泛的应用。但由于国内的电子测试技术起步较晚，早期对其发展不够重视，使得高精尖的电子测试技术均被欧美国家掌握，而相关方面的巨头公司，主要分布在美国、德国。因此现阶段，借鉴国外电子测试技术及其相关工作，研制出高精度、高稳定性、低失真、可调范围大、信号种类多样的信号发生器，对于促进我国航空航天、国防科技及工业生产等领域的发展，达到世界先进水平有着重要意义[2]。
1.2 信号发生器的发展状况
1.3 相关技术和芯片的介绍
1.3.1 直接数字频率合成（DDS）
直接数字频率合成（DDS）是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术[7]。DDS为第三代频率合成技术，而前两代分别直接模拟频率合成、锁相环频率合成（PLL，及简介模拟频率合成）。DDS的主要特点是计算机参与频率合成，既可以用软件实现，也可以用硬件来实现，或者将二者结合应用[8]。
DDS利用信号波形幅度和相位的关系，首先对所需合成信号波形以相位为基准，分割成“幅值-相位”的波形点，对分割后的波形点赋予相应的地址，然后按一定的时钟频率以一定的步长读取这些地址（即相应累加器的值），之后输出对应的“幅值-相位”样值，这些样值的包络线则反应出需要合成的信号波形[9]。并且，只要改变处理器读取样值的速率，即控制采集时钟频率或寻址的步长，即可改变输出信号的频率。
随着DDS技术的发展和DSP器件的出现，函数信号发生器具有了更加集成化、智能化的实现平台，可以输出高精度、高稳定性、低失真的复杂波形，并且更加便于软、硬件的文护和升级。
下面介绍DDS的两种基本合成方法[10]：
1) 查表法，即事先将所需输出波形的“幅值-相位”样值计算好，储存在DSP内部的RAM中，然后根据程序依次读取样值并循环输出，最后得到波形。优点是速度快，仅需读取转换即可输出，不占用DSP的计算时间，可以产生高频率的波形；缺点是占用DSP内部储存空间，不适合采样频率要求很高的波形的输出。必要时，还会用到EMIF对DSP储存空间进行扩展。
2) 计算法，即按照所需输出波形的算法依次计算出数据并输出，最后得到波形。优缺点与查表法相反。优点是不占用DSP的储存空间，可以根据算法随时调整输出的波形的质量和其他参数；缺点是不断的计算占用DSP的内部资源，对于复杂的波形输出，系统实时性会受到影响。
1.3.2 数字信号处理器（DSP）
数字信号处理器是一种适合对数字信号处理和运算的新型微处理器，能够实时快速地完成各种数字信号的处理和运算，这也使得DSP成为一种对数字信号处理不可或缺的专门硬件。其主要系统结构如图1.1所示。它不仅具有可编程性，而且能以每秒数以千万条的实时运行速度执行各种复杂的指令，这一点远远超过其它类型的MPU，已经在电子移动设备、控制工程、航空航天和国防科技等领域得到重视、发展及应用。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色[11]。
1.1 DSP系统结构图
1.4 本文的主要研究内容
本文主要是基于TMS320C5509的函数发生器的软、硬件设计与实现。因此，本文主要研究的内容如下:
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