Arduino + AD9851 DDS信号模块频率控制字和相位控制字写入

AD9851是美国模拟器件公司采用先进DDS直接数字频率合成技术生产的高集成度产品。AD9851是在AD9850的基础上，做了一些改进以后生成的具有新功能的DDS芯片。当系统时钟为180MHz时，在参考时钟输入端，只需输入30MHz的参考时钟即可。AD9851是由数据输入寄存器、频率/相位寄存器、具有6倍参考时钟倍乘器的DDS芯片、10位的模/数转换器、内部高速比较器这几个部分组成。其中具有6倍参考时钟倍乘器的DDS芯片是由32位相位累加器、正弦函数功能查找表、D/A变换器以及低通滤波器集成到一起。这个高速DDS芯片时钟频率可达180MHz，输出频率可达70MHz，分辨率为0.04Hz 。模块框图如下：

模块电路图如下：

电路主要由两部分电路构成:AD9851核心电路和7阶无源滤波电路。输出信号为两路互补正弦波信号和两路互补方波信号，同时采用SMA射频接口输出;AD9851芯片DDS输
出形式串联或并联用一个短路套在J2插针上选择，方便选择需要的程序实现不同形式输出。
AD9851核心电路参考芯片手册上的应用电路设计。信号由+SV供电，在芯片的电源引脚焊接10uF钽电容和100nF贴片电容，用作电源去耦。系统采用同一块地，保持地的完整性，在信号频率较大时，减小地的阻抗。30MHz的有源晶振电路中，+5 V的供电电源添加二型滤波电路，减少电源对时钟信号的干扰。
AD9851芯片内部的两路DAC是电流输出型的，输出电流可通过电阻R10调节Ⅰout=39.9/R10。本模块电路R10=3.9kΩ ，输出电流Ⅰout=10mA，Ⅰout1和Ⅰout2引脚并接一个100Ω电阻（R3、 R11）到地，所以AD9851的互补正弦波信号输出幅值Vout=Ⅰout×100=1V。可通过更换电阻Rio或电阻R3, R11，得到需要输出的信号电压值。AD9851电流型输出转换成电压后经过7阶无源LC低通滤波，由于做了阻抗匹配，正弦波的最后输出电压为Vout/2=500mV，而方波输出直接串联电阻到射频头，占空比通过电位器RW1调节。

模块实物图：

左上角J1跳帽断开：并行模式（两排都要接）

合上：串行模式（只需使用D7,WCLK,FQUP,REST四个引脚）

左下角J3跳帽断开：输出幅值为I-R外接电位

合上：固定约1V输出

右上角J2跳帽断开：VD_P和VD_N引脚不产生方波

合上：产生方波

右下角两个排针：输出正弦波

左上角电位器：产生可变电位输出，调节方波的占空比（比较器的比较电位，也可通过跳帽选择VINN引脚外部电压控制）

另：本AD9851模块采用30MHz有源晶振，可倍频至180MHz。

右侧输出引脚：

VINP:比较器信号输入

VINN:比较器比较电位

GND:地

OUT:正弦波输出（通过70MHz低通滤波，使输出波形的信噪比更好）

GND:地

VD_N:方波1

VD_P:方波2

接线图（串行模式）：

AD9851 | Arduino

————————

GND | GND

D7 | 5

WCLK | 2

FQUP | 3

REST | 4

VCC | VCC

网上只有C51的程序，看了一下程序，其实只要控制各个引脚的电平变化就行了（上个星期的课刚好讲到串行通信），按照C51的程序做简单的移植就可以用了；

程序：

#define ad9851_w_clk 2
#define ad9851_fq_up 3
#define ad9851_rest 4
#define ad9851_bit_data 5void setup() {pinMode(ad9851_w_clk, OUTPUT);pinMode(ad9851_fq_up, OUTPUT);pinMode(ad9851_rest, OUTPUT);pinMode(ad9851_bit_data, OUTPUT);pinMode(13, OUTPUT);digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);digitalWrite(ad9851_fq_up, 0);digitalWrite(ad9851_rest, 0);digitalWrite(ad9851_bit_data, 0);Serial.begin(9600);Serial.println("init complete!");
}void loop() {ad9851_reset_serial();ad9851_wr_serial(0x01, 500);//0x01为开六倍频//ad9851_wr_serial(0x00, 500);//0x00为不开六倍频digitalWrite(13, 0);delay(500);digitalWrite(13, 1);delay(500);digitalWrite(13, 0);delay(500);digitalWrite(13, 1);delay(500);ad9851_reset_serial();ad9851_wr_serial(0x01, 2000);}//***************************************************//
//              ad9851复位（串口模式）               //
//---------------------------------------------------//
void ad9851_reset_serial()
{digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);digitalWrite(ad9851_fq_up, 0);//rest信号digitalWrite(ad9851_rest, 0);digitalWrite(ad9851_rest, 1);digitalWrite(ad9851_rest, 0);//w_clk信号digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);digitalWrite(ad9851_w_clk, 1);digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);//fq_up信号digitalWrite(ad9851_fq_up, 0);digitalWrite(ad9851_fq_up, 1);digitalWrite(ad9851_fq_up, 0);
}
//***************************************************//
//          向ad9851中写命令与数据（串口）           //
//---------------------------------------------------//
void ad9851_wr_serial(unsigned char w0, double frequence)
{unsigned char i, w;long int y;double x;int bit_data;//计算频率的HEX值x = 4294967295 / 180; //适合180m晶振/180为最终时钟频率（或30m六倍频）//如果时钟频率不为180MHz，修改该处频率值，单位为MHzfrequence = frequence / 1000000;frequence = frequence * x;y = frequence;//写w4数据w = (y >>= 0);for (i = 0; i < 8; i++){bit_data = (w >> i) & 0x01;digitalWrite(ad9851_bit_data, bit_data);digitalWrite(ad9851_w_clk, 1);digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);}//写w3w = (y >> 8);for (i = 0; i < 8; i++){bit_data = (w >> i) & 0x01;digitalWrite(ad9851_bit_data, bit_data);digitalWrite(ad9851_w_clk, 1);digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);}//w2w = (y >> 16);for (i = 0; i < 8; i++){bit_data = (w >> i) & 0x01;digitalWrite(ad9851_bit_data, bit_data);digitalWrite(ad9851_w_clk, 1);digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);}//w1w = (y >> 24);for (i = 0; i < 8; i++){bit_data = (w >> i) & 0x01;digitalWrite(ad9851_bit_data, bit_data);digitalWrite(ad9851_w_clk, 1);digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);}//w0w = w0;for (i = 0; i < 8; i++){bit_data = (w >> i) & 0x01;digitalWrite(ad9851_bit_data, bit_data);digitalWrite(ad9851_w_clk, 1);digitalWrite(ad9851_w_clk, 0);}//移入使能digitalWrite(ad9851_fq_up, 1);digitalWrite(ad9851_fq_up, 0);
}

并行模式接线太麻烦就不写了XD

以上只是控制输出频率（注意写入顺序，相位控制及倍频控制字w0最后写入）。

关于相位控制字：

芯片的datasheet相位控制部分截取如下：

w0的高5位是信号的相位，2的5次方平分360度；

位2是掉电控制位1有效；

位1写0；

位0是6倍频控制位1有效。

例：

w0 = 0b00001001 = 0x09 //相位设置为11.25度，开启六倍频

w0 = 0b00010001 = 0x0B //相位设置为22.50度，开启六倍频

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