基于DSP的任意波形发生器的设计的中期报告一、研究背景任意波形发生器广泛应用于电子仪器设备的测试和测量中，可以生成各种形式的波形信号，比如正弦波、方波、三角波等。任意波形发生器的核心技术是数模转换和FPGA/DSP处理，其能够生成高质量、高精度的任意波形信号，并具有调制、幅度变化等多种功能，使之在电子测量、教学等领域受到广泛应用。二、设计思路本设计采用DSP作为任意波形发生器的主要处理器件，其包括信号生成、调制、滤波、输出等几方面的功能。主要分为以下几个模块：1.信号生成：通过DSP实现波形基准点的计算和波形幅值的控制，进而产生各种形式的波形信号；2.调制：支持频率、幅度调制等功能；3.滤波：使用FIR和IIR滤波器实现输出波形的滤波和去噪处理；4.输出：通过DAC芯片将数据量化成模拟信号，经功放等放大电路放大后传递给被测器件。三、方案实现1.信号生成(1)波形的基准点计算在任意波形发生器的信号生成中，主要考虑信号的频率、相位，电平高低等因素。其中，基准点的计算是指确定波形中一个周期内的特定点，当达到基准点位置时才会产生波形信号，因此波形的幅度和频率都会有所影响。我们使用正弦函数来模拟波形的基准点计算，如下所示：x(t)=A*sin(2πf*t+Φ)其中，A表示波形的幅度，f为波形的频率，t为时间，Φ为波形的相位。假设我们希望以频率为f，相位为Φ的正弦函数作为波形的基准点，我们可以得到：x(0)=A*sin(Φ)可知当t=0时，波形的基准点的位置为A*sin(Φ)。(2)波形幅值的控制在波形幅值的控制中，我们需要设置一个幅度定标点，通过计算基准点和定标点之间的差值，将幅度调整为所需值。例如，设幅度定标点的电压值为3V，而要生成的幅度为2V，则我们需要将程序中所算出的幅度值除以1.5倍。2.调制本设计中的调制部分包括频率调制和幅度调制两种。(1)频率调制在波形的输出中，频率调制是一种扰动波形的方法。通过调制信号的频率，可以使波形在一定范围内发生短暂的变化，以增加测量的难度。主要实现方式有线性调制、非线性调制、扭曲调制等。线性调制如下：f(t)=f0+Δf(t)其中，f0为原始信号的频率，Δf(t)为调制信号。非线性调制如下：f(t)=f0+Δf(s(t))其中，s(t)为一定的参数量程，在参数量程内随机调制，使波形产生非线性变化。(2)幅度调制幅度调制是通过分别生成信号的正半周和负半周，使信号波形在正负半周的幅度不同，以增加波形的复杂性和测量的难度。3.滤波在输出波形中，滤波是必须的一个环节。其主要目的是滤除杂波和保留信号，从而获得高精度的波形信号。本设计中，主要使用FIR和IIR滤波器来实现滤波处理。FIR滤波器较为简单，数学模型如下：y(t)=b0*x(t)+b1*x(t-1)+...+bn*x(t-n)其中，x为输入的波形，y为输出的波形，b0～bn为滤波器的系数。IIR滤波器模型如下：y(t)=b0*x(t)+b1*x(t-1)+...+bn*x(t-n)-a1*y(t-1)-...-am*y(t-m)其中，x、y同FIR滤波器，b、a为滤波器的系数。4.输出在生成好波形信号后，我们需要通过外部DAC芯片将数字信号转换为模拟信号输出。具体实现方法如下：(1)将DSP的输出数据经过数字/模拟转换（DAC）芯片转换为模拟信号；(2)将模拟信号放大后传送到被测器件。四、实验进展目前本设计已经完成了基本信号生成和幅度调制的部分，能够在DSP的输出端口上输出任意波形信号。接下来，我们将进一步完善调制和滤波部分的功能，并开发出完整的软件和硬件实现方案。