[发明专利]一种基于微控制器的波形产生系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微控制器的波形产生系统及方法。

背景技术

目前，设备常采用嵌入式微控制器作为主控制器。遗憾地是，如果利用微控制器指令执行的直接结果产生特定波形，那么这种波形的实现是不现实的，这主要有以下原因：一是CPU需要执行较高优先级的控制任务、异步中断服务等使CPU指令序列发生变化；另一方面如果CPU在某一时间段，将所有的时间都应用于数字波形产生的指令序列，那么其他一些重要的任务将难以获得运行，从而影响系统的控制性能。基于以上原因，基于微控制器设计波形产生的硬件电路可以保证波形产生的实时性。然而，目前的设计思路是将取１个波形周期内足够的数据点数，存储于存储器中，然后将其输出。但该方法没有考虑许多波形的每个周期内的波形数据具有重复性，总是将每个周期内的数据全部写入SRAM中，进一步发出控制命令，将SRAM中的波形数据周期性地输出。

发明内容

本发明的目的是解决现有基于微控制器波形产生系统中因为每个周期波形数据的重复性导致的占用SRAM过大，影响系统的控制性能的问题。

本发明为解决上述技术问题提供一种基于微控制器的波形产生系统，该波形产生系统包括微控制器、双端口SRAM、时钟芯片、分频器、可逆二进制计数器、2位计数器、1位计数器、选择开关、同相比例放大电路和反相比例放大电路，微控制器分别与双端口SRAM、分频器和可逆二进制计数器相连，时钟芯片的输出端与分频器的输入端相连，分频器的输出端与可逆二进制计数器相连，可逆二进制计数器的输出端分别与双端口SRAM、1位计数器和2位计数器相连，双端口SRAM的输出端与同相比例放大电路和反相比例放大电路的输入端相连，同相比例放大电路和反相比例放大电路的输出端与模拟开关相连，１位计数器的输出端和可逆二进制计数器的控制端相连，2位计数器的输出端和选择开关的控制端相连。

所述的微控制器和双端口SRAM之间还设置有译码器、锁存器和缓冲器，微控制器的地址口和译码器输入端相连，译码器输出端和锁存器及缓冲器相连，微控制器的数据口与锁存器和缓冲器相连，译码器用以产生片选信号，锁存器和缓冲器用于扩展微控制器的I/O口。

所述的双端口SRAM的输出端和同相比例放大电路及反相比例放大电路的输入端之间连有D/A转换器，该D/A转换器的输入端与双端口SRAM的输出端相连，该D/A转换器的输出端与同相比例放大电路及反相比例放大电路的输入端相连。

该波形产生系统的工作过程为：

微控制器发出分频控制信号，得到计数器的输入时钟，从而确定波形的周期；同时发出分频器、计数器、SRAM右端口片选信号和读出信号,以及缓冲器使能信号；分频器输出信号作为可逆计数器的时钟，计数器输出作为SRAM的右端口地址信号；SRAM的右端口的数据线即输出了第一个周期的前1/4波形，并经D/A转换，同相比例放大后输出；计数器计数结束，发出计数满输出信号，经过1位计数器产生改变计数方式信号，将计数器由加1计数改为从最大值减1计数，从而输出和前1/4波形关于Y轴对称的波形，并经D/A转换，同相比例放大后输出；当计数又结束，则计数器发出计数满输出信号，并经过1位计数器产生改变计数方式信号，将计数器由减1计数改为从0开始后加1计数，同时经过2位计数器产生模拟开关控制信号，将D/A转换的输出经反相比例放大后输出；当计数再次结束，则计数器发出计数满输出信号，并经过1位计数器产生改变计数方式信号，将计数器由加1计数改为从最大值开始后减1计数，输出数字波形数据经D/A转换后，进一步经反相比例放大后输出，从而得到所需的波形。

本发明为解决上述技术问题还提供一种基于微控制器的波形产生方法，该方法的步骤如下：

1）.根据系统对波形的精度和周期要求，计算出波形每个周期内所需的点数和每一点的幅值，并排除掉每个周期内的重复数据，并选择合适容量和数据位数的双端口SRAM；

2）.根据波形的周期，选择合适的时钟电路和分频电路，产生合适的时钟信号作为可逆二进制计数器的计数时钟，其输出的二进制计数信号作为SRAM的右端口地址线；

3）.微控制器通过双端口SRAM的左端口将波形周期中初始的一段没有重复的波形数据写入SRAM中；

4）.微控制器发出命令，选中计数器和双端口SRAM，计数器正向计数，逐个选中双端口SRAM中的波形数据，并将SRAM中的波形数据输出，然后数字波形转换成模拟波形；