摘 要：介绍了tms320c5402实现正弦信号发生器的设计原理和实现方法。该信号发生器所产生的正弦波波形清晰、稳定性好，调频、调幅功能均由软件实现。
关键词：dsp；数模转换；信号发生器
电子技术、机械、电声、水声及生物等领域可能经常要用到正弦波，而一般它都由数字集成电路或分立元件构成的信号发生器产生，这里介绍一种用dsp实现的正弦信号发生器，其调幅、调频功能均由软件实现，而且有较好的可扩展性、稳定性，与计算机接口方便。
1硬件设计
这是一个以tms320c5402为核心dsp系统，硬件电路框图如下：
发生波形时，dsp通过接口电路实现对波形参数的控制，产生高精度的正弦波，经模数转换后输出。
1.1dsp
dsp芯片采用的是ti公司性价比良好的tsm320c5402［１］。它采用修正的增强型哈佛结构，程序和数据分开存放，内部具有8组高度并行总线，一组程序总线、3组数据总线和4组地址总线，从而保证完成并行指令操作。40位算术逻辑单元alu以及17位×17位并行乘法器与40位专用加法器相连，可用于非流水线式单周期乘法/累加运算。双地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元raru，使得周期定点指令的执行时间达到100mips。
片上集成有192k存储空间：64k字程序空间、64k数据空间、64k字i/o空间，它具有23条外部程序地址线，可寻址1m字的外部程序空间，因此增设了额外的存储映射程序技术扩展寄存器xpc，以及6条扩展程序空间寻址指令，整个程序空间分成16页。同时可寻址64k外部数据空间、64k外部i/o空间。ram包括两种类型，一是只可以一次寻址的saram，二是可以两次寻址的daram。此外，还有数据存储器0页映射的25个特殊功能寄存器。
ieee1149.1标准扫描逻辑电路(jtag)用于仿真和测试，它提供对所连设备边界扫描。同时，它也能用来测试引脚到引脚的连续性，以及完成对c5402芯片的外围器件的操作测试。ieee1149.1标准扫描逻辑电路与能访问片内所有资源的内部扫描电路相连，因而c5402芯片能用其与专用仿真引脚来完成在线仿真。
1.2d/a
由于信号发生器的精度要求高，数模转换部分采用了ad767。它是12位的并行数字接口苡片。该芯片在单片内包括了输入锁存和高稳定的电压参考源。电压参考源具有低噪声、小温度漂移、高稳定度等优点，锁存脉冲宽度位40ns；转换器用12位精度高速双极性电流调整开关和激光调整薄膜电阻网络来提供高精度；整个工作温度区域内具有±1/2lsb最大线性误差。
2软件设计
2.1基本算法
产生正弦波的方法很多，这里采用的是泰勒级数法，与查表法和查表结合插值法相比，该法具有节约存储空间，精度高等优点，而且展开的级数越多，失真度就越小。但因其运算量较大，所以适用于对速度要济南市不严格的场合。
一个角度为θ的正弦和余弦函数，都可以展开成泰勒级数，取其前五项进行近似：
式中：x为θ的弦度值，x=f×2π/fs(fs是采样频率，f是所要发生的信号频率)。
正弦波的波形可以看成是由无数个点组成，这些点与x轴的每个角度值相对应，利用dsp可大量重复计算的优势来计算出x轴每一点对应的y值，然后通过d/a转换即可输出连续的正弦模拟信号。
调频可以通过调节x值来进行，调幅时可将输出的离散波形值乘以相应的缩放因子。
2.2软件流程图
整个系统软件是由主程序和调频、调幅的子程序组成。
由于实验采用的是小数形式，所以得不到弧度大于1的正弦值。但由于正弦信号的特殊对称形式，完全可以实现正弦波的完整输出。
π/4的弧度为0.7854<1，即0～π/4之间的任意正弦、余弦值均可以得到，又可利用公式sin2α=2sinαcosα得到0～π/2之间的正弦值，而0～π/2的正弦曲线与π/2～π的正弦曲线关于x=π/2左右对称，于是得到π/2～π的正弦值0～π的正弦曲线的相反数通过x=π又与π～2π的曲线左右对称。这样，一个周期内完整正弦波就得到了。
3结束语
用dsp设计的正弦信号发生器电路简单，调节方便，误差在万分之一以内，产生的波形失真度较小，而且还有进一步拓展功能，如产生三角波信号、方波信号、直流信号、调制信号等，从而使其能应用到更加广泛的领域中。
参考文献
［1］郑红，吴冠编著.tms320c54xdsp应用系统设计［m］.北京航空航天大学出版社，2002.
［2］陈杰美，古天祥编著.电子仪表［m］.国防工业出版社，1986.
［3］汪安民编著.tms320c54xxdsp实用技术［m］.清华出版社.2002
