摘 要： 介绍一种基于DSP和ispLSI器件的数字方式产生高精度高频任意波形的方案。信号波形可通过编程任意产生，其他主要参数如幅度、频率等可程控，并且输出信号的波形和主要参数可由LCD液晶显示器实时显示。
关键词： 信号发生器 DSP ispLSI 高速A/D转换 高速D/A转换
数字波形合成器的设计在结构上大致分三类方法。
方法一：直接数字查表法合成周期信号，结构见图1。波形数据固化在EPROM或其它非易失性存储器中，通过查表电路，再晶振时钟控制下不断地从EPROM中取出数据，通过DAC和低通滤波器(LPF)输出。此结构的特点是能产生较高频率的信号，但不便程控且产生信号类型有限。
方法二：利用单片机查表法合成周期信号，结构见图2。波形数据固化在EPROM中，单片机不断地从存储器中取出数据，经并行口送出，在经DAC和LPF输出。特点是便于程控，但不能产生较高频率的信号。
1.1 任意周期信号产生模块
该模块由高频晶振、频率合成器、高速RAM、高速D/A转换器、程控模拟信号放大器和滤波器组成，其主要任务是完成波形合成。存储器的读、写信号分别由高频晶振输出fo和DSP的写信号控制，信号切换由控制器ispLSI完成。其特点：(1)采用高频晶振控制数据转换，克服了数据转换受CPU工作速度的限制。(2)采用高速RAM和高速D/A转换器AD9720，数据转换速度达400MSPs，完全可以拟合20MHz信号。(3)频率合成器主要由高速、高密度器件ispLSI2032设计完成，利用多位分频器细化频率设置，采用循环周期计数，产生高稳定度的合成波频率，在0～20MHz范围内频率误差＜0.1%，并克服了非周期采样而产生的高次谐波，频率设置可以程控。(4)程控高速宽带运放可实现输出信号的调整(放大、偏置)。
1.2 高速数据采集模块
高速数据采集模块是本信号发生器设计的特色，由高速A/D转换器AD9283(8bit100MHz)、RAM、锁存器组成。A/D的时钟信号由高频晶振输出fo经分频得到。分频器由控制器ispLSI实现程控。本模块完成对输出信号的实时采集，采集的数据同时送到LCD直接显示和给DSP进行处理(计算频率、幅值等参数)。并且可以采集外部输入信号，与整个系统配合实现信号再现。
1.3 处理系统及显示部分
它包括DSP芯片、控制器(ispLSI)、80C51芯片、外设接口、键盘和显示器。
DSP芯片完成波形数据的产生并与控制器(ispLSI)、80C51对整个系统进行控制。对于不同的信号，采用不同的数据生成方式：
(1)对于方波、矩形波、锯齿波、三角波、梯形波、随机信号、扫频信号等，可简单、方便地通过DSP直接计算得到波形数据；
(2)对于正弦、指数、高斯、余弦的信号，不便通过直接计算得到其波形数据，而其波形用较少数据即可准确描述，可把其基本波形数据固化在EPROM中；
(3)对于不便描述的信号，可通过数据采集得到波形数据或直接通过键盘输入数据。
80C51作为辅助微处理器，主要控制键盘和液晶显示器LCD。并和DSP进行通信。
键盘和显示器实现人机对话。键盘为4×6小键盘，由专用集成电路82C79控制。显示器采用图形点阵式液晶显示模块MGLS-24064，由内藏T6963C控制器驱动，可显示波形及其参数。
外设接口提供仿真接口和通信接口(RS232)，可以测试并远地控制。
2 系统软件设计
本仪器软件设计采用了结构化系统设计与结构化程序设计的方法，整个软件由顶向下分层分块，每个模块完成一项功能，并遵守上层模块调用下层模块、同层模块不能相互调用的原则。软件的模块结构如图5所示。
