Arduino Uno R3にプログラマブル波形発生器「AD9833」をSPIインタフェースで接続して、2kHzの三角波を発生させます。
AD9833 プログラマブル信号発生器モジュールとは
AD9833 プログラマブル信号発生器モジュールは、アナログデバイセズ社のプログラマブル波形発生器AD9833 を使ったモジュールで、ebayで購入しました。
- 出力周波数レンジ：0～12.5MHz
- 28ビット分解能（0.1Hz＠25MHzリファレンス・クロック）
- サイン波 / 三角波 / 矩形波出力
- 電源電圧：2.3V～5.5V
- 出力：サイン波 と 三角波 は0.6Vp-p、矩形波は電源電圧が5Vの時は5Vp-p
- インタフェース：SPI
プログラマブル信号発生器モジュールのVccに電源を接続するだけ（SPIインタフェースでデータを設定しなくとも）で、「xx」MHz（xxはモジュールによって異なるみたいです）のサイン波が発生できます。
Arduino Uno R3とAD9833の接続
Arduino Uno R3とAD9833は、次のようにSPIインタフェースで接続して、AD9833の「OUT」「AGND」にはオシロスコープを接続します。
【Arduino Uno R3】 【AD9833】
5V ⇔ Vcc
GND ⇔ DGND
SCK(#13) ⇔ SCLK
MOSI(#11) ⇔ SDATA
SS(#10) ⇔ FSYNC
Arduino Uno R3のスケッチ
プログラマブル波形発生器「AD9833」は、Arduino Uno R3のスケッチを使って動作させます。Arduino IDEにより、次のスケッチを作成しArduino Uno R3に書き込みます。
- 13行目で発生する波形を三角波、14行目で発生する周波数を2kHzとするため、それぞれ変数「waveType」「freq」に設定します。
- 36行目のAD9833reset関数により、AD9833をresetします。
- 42行目のAD9833setFrequency関数により、パラメータで指定した周波数「frequency」と波形形状「Waveform」にAD9833を設定します。
- 61行目のWriteRegister関数により、パラメータで指定されたデータ「dat」をAD9833のレジスタに書き込みます。
/*
AD9833 Waveform Module vwlowen.co.uk
*/
#include <SPI.h>
const int SINE = 0x2000; // Define AD9833's waveform register value.
const int SQUARE = 0x2028; // When we update the frequency, we need to
const int TRIANGLE = 0x2002; // define the waveform when we end writing.
const float refFreq = 25000000.0; // On-board crystal reference frequency
const int FSYNC = 10; // Standard SPI pins for the AD9833 waveform generator.
int waveType = TRIANGLE;
unsigned long freq = 2000; // Set initial frequency.
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("AD9833 Test");
// Can't set SPI MODE here because the display and the AD9833 use different MODES.
SPI.begin();
delay(50);
AD9833reset(); // Reset AD9833 module after power-up.
delay(50);
AD9833setFrequency(freq, TRIANGLE); // Set the frequency and Sine Wave output
}
void loop() {
}
// AD9833 documentation advises a 'Reset' on first applying power.
void AD9833reset() {
WriteRegister(0x100); // Write '1' to AD9833 Control register bit D8.
delay(10);
}
// Set the frequency and waveform registers in the AD9833.
void AD9833setFrequency(long frequency, int Waveform) {
long FreqWord = (frequency * pow(2, 28)) / refFreq;
int MSB = (int)((FreqWord & 0xFFFC000) >> 14); //Only lower 14 bits are used for data
int LSB = (int)(FreqWord & 0x3FFF);
//Set control bits 15 ande 14 to 0 and 1, respectively, for frequency register 0
LSB |= 0x4000;
MSB |= 0x4000;
WriteRegister(0x2100);
WriteRegister(LSB); // Write lower 16 bits to AD9833 registers
WriteRegister(MSB); // Write upper 16 bits to AD9833 registers.
WriteRegister(0xC000); // Phase register
WriteRegister(Waveform); // Exit & Reset to SINE, SQUARE or TRIANGLE
}
void WriteRegister(int dat) {
// Display and AD9833 use different SPI MODES so it has to be set for the AD9833 here.
SPI.setDataMode(SPI_MODE2);
digitalWrite(FSYNC, LOW); // Set FSYNC low before writing to AD9833 registers
delayMicroseconds(10); // Give AD9833 time to get ready to receive data.
SPI.transfer(highByte(dat)); // Each AD9833 register is 32 bits wide and each 16
SPI.transfer(lowByte(dat)); // bits has to be transferred as 2 x 8-bit bytes.
digitalWrite(FSYNC, HIGH); //Write done. Set FSYNC high
}
AD9833のデータシートは、「AD9833: 低消費電力 20 mW 2.3 〜 5.5 V プログラマブル波形発生器」を参照してください。
AD9833による2kHzの三角波/サイン波の発生
作成したスケッチを実行すると、オシロスコープに次の三角波が表示されます。Vppが「586.560mV」、Fが「2.000KHz」と表示されています。
上記の画像は、デジタルオシロスコープ 「ISDS205A 3 」により計測したパソコン画面をキャプチャしています。
プログラムの13行目を「int waveType = SINE;」、14行目を「unsigned long freq = 100」にしてスケッチを実行すると、オシロスコープに次のサイン波が表示されます。Vppが「620mV」、Fが「100Hz」と表示されています。
1Mhzのサイン波を発生します。
1Mhzの矩形波を発生します。
1Mhzの三角波を発生します。
