DDS.cpp

00001 #include "mbed.h"
00002 #include "USBSerial.h"
00003 #include "DDS.h"
00004 #include "DigitalOut.h"
00005 #include "math.h"
00006 
00007 DigitalOut out1(P0_2);  // osc1のトリガ出力ピン
00008 DigitalOut out2(P0_23); // osc2のトリガ出力ピン
00009 
00010 // 最適化指定。DDS基準周波数100kHzに必要。
00011 #pragma O3
00012 
00013 // スタティック変数の領域確保
00014 int16_t DDS::waveForm1[DDS::TBLSIZE];
00015 unsigned int DDS::phaseAcc1 = 0;
00016 unsigned int DDS::phaseInc1 = 0;
00017 unsigned int DDS::phaseShift1 = 0;
00018 int DDS::bstBgn1;
00019 int DDS::bstEnd1;
00020 int DDS::bstLen1;
00021 int DDS::bstDcL1;
00022 int DDS::trigger1;
00023 int DDS::wc1;
00024 int DDS::lp1;
00025 
00026 int16_t DDS::waveForm2[DDS::TBLSIZE];
00027 unsigned int DDS::phaseAcc2 = 0;
00028 unsigned int DDS::phaseInc2 = 0;
00029 unsigned int DDS::phaseShift2 = 0;
00030 int DDS::bstBgn2;
00031 int DDS::bstEnd2;
00032 int DDS::bstLen2;
00033 int DDS::bstDcL2;
00034 int DDS::trigger2;
00035 int DDS::wc2;
00036 int DDS::lp2;
00037 
00038 
00039 // 割り込みハンドラ
00040 void PWM1_IRQHandler (void)
00041 {
00042     static int pw1 = 1;
00043     static int pw2 = 1;
00044     LPC_CT32B1->IR |= 0x01; // 割り込み要因のリセット
00045     LPC_CT32B1->MR1 = pw1;  // PWM1パルス幅変更
00046     LPC_CT32B1->MR2 = pw2;  // PWM2パルス幅変更
00047     out1 = DDS::trigger1;   // トリガパルス出力
00048     out2 = DDS::trigger2;
00049     DDS::trigger1 = 0;      // トリガ要因リセット
00050     DDS::trigger2 = 0;
00051     
00052     // 次のPWM幅とトリガ要因を計算
00053     pw1 = DDS::getNextPw1();
00054     pw2 = DDS::getNextPw2();
00055     // トリガパルス終了。パルス幅はPWM計算時間。
00056     out1 = 0;
00057     out2 = 0;
00058 }
00059 
00060 // osc1次のパルス幅を得る
00061 inline int DDS::getNextPw1(void)
00062 {
00063     static int ret = 0;
00064 
00065     // 位相の更新
00066     phaseAcc1 += phaseInc1;
00067     // バースト信号処理
00068     if(bstBgn1 <= wc1 && wc1 <= bstEnd1){
00069         ret = waveForm1[(phaseAcc1 + phaseShift1)>> WFRES];
00070     }else{
00071         ret = bstDcL1;
00072     }
00073     if(lp1 > phaseAcc1){
00074         // バースト出力の先頭でトリガパルスを発生する
00075         wc1++;
00076         if(wc1 > bstLen1){
00077             wc1 = 1;
00078             trigger1 = 1;
00079         }
00080     }
00081     lp1 = phaseAcc1;
00082 
00083     return ret;
00084 };
00085 
00086 // osc2次のパルス幅を得る
00087 inline int DDS::getNextPw2(void)
00088 {
00089     static int ret = 0;
00090 
00091     phaseAcc2 += phaseInc2;
00092     if(bstBgn2 <= wc2 && wc2 <= bstEnd2){
00093         ret = waveForm2[(phaseAcc2 + phaseShift2) >> WFRES];
00094     }else{
00095         ret = bstDcL2;
00096     }
00097     if(lp2 > phaseAcc2){
00098         wc2++;
00099         if(wc2 > bstLen2){
00100             wc2 = 1;
00101             trigger2 = 1;
00102         }
00103     }
00104     lp2 = phaseAcc2;
00105     return ret;
00106 };
00107 
00108 void DDS::reset(void)
00109 {
00110     // 割り込みを停止してから変数を初期化
00111     NVIC_DisableIRQ(TIMER_32_1_IRQn);
00112     phaseAcc1 = phaseAcc2 = 0;
00113     wc1 = wc2 = 1;
00114     lp1 = lp2 = 0xffffffff;
00115     NVIC_EnableIRQ(TIMER_32_1_IRQn);
00116 }
00117 
00118 // osc1バースト波形の設定
00119 void DDS::burst1(int begin, int end, int length, float dcLevel)
00120 {
00121     bstBgn1 = begin;
00122     bstEnd1 = end;
00123     bstLen1 = length;
00124     bstDcL1 = WFVSPN - WFMAG * dcLevel * WFVSPN;
00125 }
00126 
00127 // osc1バースト波形の設定
00128 void DDS::burst2(int begin, int end, int length, float dcLevel)
00129 {
00130     bstBgn2 = begin;
00131     bstEnd2 = end;
00132     bstLen2 = length;
00133     bstDcL2 = WFVSPN - WFMAG * dcLevel * WFVSPN;
00134 }
00135 
00136 void DDS::fillTable(int16_t wftbl[], float level, float ofst, float (*wf)(float x))
00137 {
00138     level = (level < -2.0) ? -2.0 : level;
00139     level = (level >  2.0) ?  2.0 : level;
00140 
00141     for(int a = 0; a < TBLSIZE; a++){
00142         // ラジアンを引数として関数値を計算
00143         float val = wf(2.0 * PI * a / TBLSIZE);
00144         val = (val < -1.0) ? -1.0 : val;
00145         val = (val >  1.0) ?  1.0 : val;
00146         // PWMの極性に合わせるためvalの符号を反転し、PWM値に変換
00147         //val = (level * val + ofst) * WFMAG * WFVSPN;
00148         val = (level * val + ofst) * WFMAG * WFVSPN;
00149         wftbl[a] = WFVSPN - val;
00150     }
00151 }
00152 
00153 /// OSC1の波形定義
00154 void DDS::osc1(float f, float p, float level, float ofst, float (*wf)(float x))
00155 {
00156     phaseInc1 = (PACCLEN / DDSCLK) * f;
00157     if(p < 0){
00158         p = 360 - p;
00159     }
00160     phaseShift1 = PACCLEN * p / 360.0;
00161     fillTable(waveForm1, level, ofst, wf);
00162 }
00163 
00164 /// OSC2の波形定義
00165 void DDS::osc2(float f, float p, float level, float ofst, float (*wf)(float x))
00166 {
00167     // 位相増分
00168     phaseInc2 = (PACCLEN / DDSCLK) * f;
00169     if(p < 0){
00170         p = 360 - p;
00171     }
00172     phaseShift2 = PACCLEN * p / 360.0;
00173     fillTable(waveForm2, level, ofst, wf);
00174 }
00175 
00176 void DDS::osc1(float freq, float phase)
00177 {
00178     phaseInc1 = (PACCLEN / DDSCLK) * freq;
00179     phaseShift1 = PACCLEN * phase / 360.0;
00180 }
00181 
00182 void DDS::osc2(float freq, float phase)
00183 {
00184     phaseInc2 = (PACCLEN / DDSCLK) * freq;
00185     phaseShift2 = PACCLEN * phase / 360.0;
00186 }
00187 
00188 // 三角波
00189 float triangle(float x)
00190 {
00191     if(x < PI){
00192         return 2.0 * x / PI - 1.0;
00193     }else{
00194         return 2.0 * (2 * PI - x) / PI - 1.0;
00195     }
00196 }
00197 
00198 // 三角関数の合成による三角波
00199 float triangleSin(float x)
00200 {
00201     x -= PI / 2.0;
00202     return 8.0 / PI / PI * (sin(x) - sin(3.0 * x) / 9.0 + sin(5.0 * x) / 25.0);
00203     //return 8.0 / PI / PI * (sin(x) - sin(3.0 * x) / 9.0 + sin(5.0 * x) / 25.0 - sin(7.0 * x) / 49.0 + sin(9.0 * x)/81.0);
00204 }
00205 
00206 // 方形波
00207 float square(float x)
00208 {
00209     if(x < PI){
00210         return 1.0;
00211     }else{
00212         return -1.0;
00213     }
00214 }
00215 
00216 // コンソトラクタ、ハードウエアの初期化
00217 DDS::DDS(void)
00218 {
00219     LPC_IOCON->TRST_PIO0_14 = 0x83;           // P0_14 -> CT32B1_MAT1
00220     LPC_IOCON->SWDIO_PIO0_15 = 0x83;          // P0_15 -> CT32B1_MAT2
00221     LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= 0x1 << 10;   // Enable clock CT32B1
00222     LPC_CT32B1->PWMC = 0xf;                   // Enable MAT0..3
00223     LPC_CT32B1->MCR = 0x03;                   // MR0 reset & interrupt
00224 
00225     LPC_CT32B1->PR = 0;
00226     LPC_CT32B1->MR0 = WFVSPN - 1;   // PWM周期
00227     LPC_CT32B1->MR1 = WFVSPN / 2;   // duty 50%
00228     LPC_CT32B1->MR2 = WFVSPN / 2;
00229     LPC_CT32B1->TCR = 0x02;         // counter reset
00230 
00231     // デフォルトのDDS波形は1kHz連続正弦波
00232     trigger1 = 0;
00233     burst1(1, 1, 1, 1.0);
00234     osc1(1000.0, 0.0, 0.5, 1.0, sin);
00235     trigger2 = 0;
00236     burst2(1, 1, 1, 1.0);
00237     osc2(2000.0, 0.0, 0.5, 1.0, sin);
00238     reset();
00239 
00240     // USB割り込みの優先順位を下げる。
00241     NVIC_SetPriority(USB_IRQn, 3);
00242     NVIC_SetPriority(USB_FIQn, 3);
00243     NVIC_SetPriority(TIMER_32_1_IRQn, 0);
00244 
00245     // 割り込み処理の登録と許可
00246     NVIC_SetVector(TIMER_32_1_IRQn, (unsigned int)&PWM1_IRQHandler);
00247     NVIC_EnableIRQ(TIMER_32_1_IRQn);
00248 }
00249 
00250 
00251 void DDS::start(void)
00252 {
00253   LPC_CT32B1->TCR = 0x01;                   // counter enable
00254 }
00255 
00256 void DDS::stop(void)
00257 {
00258   LPC_CT32B1->TCR = 0x02;                   // counter reset
00259 }