「プログラマブル波形発生器「AD9833」による三角波/サイン波の発生」で、Arduino Uno R3を使用しましたが、今回はESP8266上でプログラマブル波形発生器「AD9833」による波形を発生させます。
ESP8266とAD9833の接続
ESP8266とAD9833は、次のようにSPIインタフェースで接続して、AD9833の「OUT」、オペアンプの増幅後の出力にはオシロスコープを接続します。
ESP8266 | AD9833 |
---|---|
3.3V | Vcc |
GND | DGND |
SCK | SCLK |
MOSI | SDATA |
SS | FSYNC |
波形発生プログラムの作成
ESP8266のプログラムは、前回Arduino Uno R3で使用したプログラムに、次のようにな変更しています。
- 12行目でFSYNC信号を定義しなおしています。
- 25-27行目でFSYNC信号をHIGHにしています。
signalgen.ino
/* 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. const int FSYNC = SS; // Standard SPI pins for the AD9833 waveform generator. int waveType = SQUARE; unsigned long freq = 1000000; // 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(); // SSをHightに pinMode(FSYNC, OUTPUT); digitalWrite(FSYNC, HIGH); delay(50); AD9833reset(); // Reset AD9833 module after power-up. delay(50); AD9833setFrequency(freq, waveType); // 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 }
SPIインタフェースの信号波形の観測
SPIインタフェースの次のような信号波形をロジアナで観測しました。以降に赤数字で示すポイントの信号波形を示します。
ポイント1の信号波形
ポイント1はreset信号を示し、関数「AD9833reset」で発生します。
ポイント2の信号波形
ポイント2は周波数と波形の設定信号を示し、関数「AD9833setFrequency」で発生します。
ポイント3の信号波形
ポイント3はAD9833が発生した1MHzの矩形波信号を示します。
オペアンプによる発生信号の増幅
オペアンプ「LM358P」を使用して、次の回路により発生した信号を増幅します。なお、ピン8には「3.3V」、ピン4には「GND」を接続します。
発生信号の観測
100kHzでそれぞれの波形を発生させました。CH1が上記の回路の「OUT1」、CH2が「OUT2」の位置での観測となります。
サイン波
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三角波
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矩形波
オペアンプによる増幅では波形が崩れてしまいました。高速のオペアンプが必要です。