Arduino UNOで制御する正弦波発生器AD9834

　アマゾンで購入した

Signal Generator Module, AD9834 Digital DDS Function Signal Generator Module Sine Wave/Triangle Wave/Square Wave 75 MHz

を、Arduino UNOで制御します。

●AD9834のおもなスペック

動作電圧　2.3～5.5V
出力周波数　0～25MHz（50MHzクロック）
波形　サイン波/三角波
制御インターフェース　SPI mode2

●接続

　ピンヘッダ

名称	機能	名称	機能
GD	GND	GD	GND
FSY	SPI-CE(CS)	PST	Phase Select（位相選択入力でPHASE0またはPHASE1を選択）
CLK	SPI-SCK	FST	Freq Select(周波数レジスタFREQ0またはFREQ1を選択)
SDA	SPI-DATAin(MOSI)	RST	Reset
GD	GND	Vcc	5V

　コネクタの出力は、Out+とOut-、Squの三つがあります。Out+とOut-は正弦波出力で、位相が180°ずれています。SquはSIGN BIT OUTのようです。デフォルトではハイ・インピーダンスになっていて、コントロール・レジスタ内のOPBITENを設定すれば、方形波の出力が得られます。

●コントロール・レジスタ

レジスタのビット	名称	内容
D15	-	0
D14	-	0
D13	B28	B28＝1では、二つの連続した書き込みで完全なワードを周波数レジスタにロードできる。B28＝0の場合、28ビットの周波数レジスタは二つの14ビット・レジスタとして動作
D12	HLB	HLB＝1で、アドレス指定された周波数レジスタの14 MSBsに書き込み、HLB＝0で、アドレス指定された周波数レジスタの14 LSBsに書き込み
D11	FSEL	FREQ0またはFREQ1
D10	PSEL	PHASE0またはPHASE1
D9	PIN/SW	周波数レジスタと位相レジスタを選択し、内部レジスタをリセット。PIN/SW＝1で、適切な制御ピンによって機能を制御、PIN/SW＝0で、適切な制御ビットによって機能を制御
D8	Reset	RESET＝1で、内部レジスタを0にリセット
D7	SLEEP1	SLEEP1＝1で、内部MCLKクロックをディセーブルに、SLEEP1＝0で、MCLKはイネーブル
D6	SLEEP12	SLEEP12＝1で、内蔵DACをパワーダウン、SLEEP12＝0で、DACはアクティブ
D5	OPBITEN	OPBITEN＝1で、ピンSIGN BIT OUTをイネーブル、OPBITEN＝0では、SIGN BIT OUT出力バッファが高インピーダンス状態
D4	SIGNPIB	SIGNPIB＝1では、内蔵コンパレータがSIGN BIT OUTに接続、SIGNPIB＝0では、DACデータのMSB（またはMSB/2）がピンSIGN BIT OUTに接続
D3	DIV2	DIV2＝1で、デジタル出力がSIGN BIT OUTピンに直接出力、DIV2＝0で、デジタル出力／2がSIGN BIT OUTピンに直接出力
D2	-
D1	DIV2	MODE＝1で、SIN ROMをバイパスし、DACから三角波出力が得られる。MODE＝0で、SIN ROMを使用して位相情報を振幅情報に変換し、サイン波信号の出力が得られる
D0	-

●周波数レジスタへの書き込み

D15	D14	D13～D0
0	1	FREQ0レジスタ・ビット
1	0	FREQ1レジスタ・ビット

[例] FREQ0

内容	コード例
FREQ0レジスタの書き込み（D15、D14＝01）、14 LSBs＝0000	0100 0000 0000 0000
FREQ0レジスタの書き込み（D15、D14＝01）、14 MSBs＝3FFF	0111 1111 1111 1111

●スケッチ

　FREQ0レジスタだけを設定します。PHASEは触りません。

　ボード上で、ピンヘッダのFST、PSTは何もしないとxxx0が選択されていると想定しています。

　最初の2バイトはコントロール・レジスタへの設定です。0x20でD13のビットを'1'にし、28ビット・データを送ると指示します。次の0x20でD5のビットを'1'にしてSIGN BIT OUTをイネーブルにし、方形波をSquコネクタから出力します。

　つづく4バイトで、28ビットの周波数データを送ります。

　Foutが28ビットの周波数データです。0x2492492は、データシートに掲載されている事例の値で、fMCLK＝50MHz時、出力fOUT＝7.143MHzが得られます。このボードではクロックが75MHzなので、補正値として1.33をかけています。

　Flsbが28ビットの下半分の14ビット分、Fmsbが上半分の14ビット分です。FREQ0レジスタ（D15=1、D14=0）を扱う形で、マスクをかけています。

　全体は、

SPI.beginTransaction(settings);
digitalWrite(FSYNC1, LOW);

でチップ・セレクト信号をLOWにし、6バイト送ったら、

digitalWrite(FSYNC1, HIGH);
SPI.endTransaction();

チップ・セレクト信号をHIGHに戻して転送終了です。


#include <SPI.h>

const int FSYNC1 = 10;  // CS

SPISettings settings(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE2));

void setup() {
  pinMode(FSYNC1, OUTPUT);
  digitalWrite(FSYNC1, HIGH);

  SPI.begin();

  SPI.beginTransaction(settings);
  digitalWrite(FSYNC1, LOW);
    SPI.transfer(0x20);  // MSB   control register
    SPI.transfer(0x20);  // LSB

    uint32_t Fout = 0x2492492 * 1.33;
    uint32_t Flsb = (Fout & 0x3fff) | 0x4000 ;
    SPI.transfer(Flsb >> 8);  // frequency register 0 LSB
    SPI.transfer(Flsb);

    uint32_t Fmsb = ((Fout >> 14) & 0x3fff) | 0x4000;
    SPI.transfer(Fmsb >> 8);  // frequency register 0 MSB
    SPI.transfer(Fmsb);
  digitalWrite(FSYNC1, HIGH);
  SPI.endTransaction();
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
}

　0x2492492の出力波形です。青色はOut-出力、赤色はSqu出力を見ています。