[发明专利]窄带调频数字精密频率合成装置

权利要求书

1.窄带调频数字精密频率合成装置，该装置由单片机实现，具体包括由系统时钟(1)、计数器(2)、寄存器(3)和比较器(4)组成的定时器，D触发器(5)，输出端(6)，DMA控制器(7)，存贮器(8)，计算单元(9)和输入端(10)；其特征是：

频率数值从输入端(10)输入，经过计算单元(9)计算，获得分频值序列，保存在存贮器(8)中；

所述DMA控制器(7)每次收到DRQ请求信号时，从存贮器(8)中的分频值序列中取得一个数据，传输至寄存器(3)；

所述系统时钟(1)输出频率为固定值，采用计数器(2)进行计数；所述比较器(4)对计数器(2)和寄存器(3)输出的数值进行比较，当两个数值不相等时，比较器(4)输出低电平；当两个数值相等时，所述比较器(4)输出高电平，并向D触发器(5)的时钟输入端发出上升沿信号，同时向计数器(2)发出清零信号，以及向DMA控制器(7)发出DRQ请求信号；

D触发器(5)的D输入端与Q反输出端连接，D触发器(5)的Q输入端与输出端(6)连接，实现在输出端(6)向合成装置外部输出精密频率信号。

2.根据权利要求1所述的窄带调频数字精密频率合成装置，其特征在于：

当输出频率数值固定不变时，保存在存贮器(8)中的分频值序列只需计算一次不再改变；当输出频率数值发生改变，则每次频率数值改变均需要改变保存在存贮器(8)中的分频值序列。

3.根据权利要求1所述的窄带调频数字精密频率合成装置，其特征在于：所述DMA控制器(7)中设置有一个DMA地址寄存器，设置DMA控制器工作在循环模式下，DMA地址寄存器的起始地址为存贮器(8)中的分频值序列的首地址，DMA地址寄存器的结束地址为存贮器(8)中的分频值序列的末尾地址；每个DRQ请求信号传输一个数据，并且传输完成后DMA地址加1，当DMA地址寄存器累加达到DMA的结束地址时，DMA地址寄存器自动恢复成为DMA起始地址。

4.根据权利要求1所述的窄带调频数字精密频率合成装置，其特征在于：所述计算单元对频率数值计算，获得分频值序列的过程为：

步骤一、输入合成目标频率、定时器时钟频率并确定分频值序列的长度M，计算数值N，采用N填充全部分频值序列缓存区；具体为：

在存贮器(8)的缓存区中存储分频值序列，如果分频值序列中所有数据均为N，则DRQ信号周期为T1；如果分频值序列中所有数据都为N+1，则DRQ信号周期为T2；对于要输出的周期为T的任意信号，存在以下比例关系：

式中，X为分频值序列中数值N的个数，Y为分频值序列中数值等于N+1的数值个数；计算X与Y的最简整数比之后，获得分频值序列的长度M＝X+Y；

在所述存贮器(8)的缓存区中存储分频值数值是由N和N+1两种数值组成的分频值序列，所述N＝定时器时钟频率/合成目标频率-1；

步骤二、判断定时器时钟频率值是否能被合成目标频率值整除，如果是，执行步骤三；如果否，缓存区中的保存的分频数组中全为N，退出；

步骤三、步长K＝M/Y；设置变量i＝0；

步骤四、将分频数组下标为i*K位置的数值改为N+1，然后i值加1；

步骤五、判断i是否等于Y，如果是，则退出，获得按序排列的分频值数据；如果否，返回执行步骤四。

5.根据权利要求1所述的窄带调频数字精密频率合成装置，其特征在于：采用定时器溢出触发DMA控制器(7)，再采用DMA控制器(7)重新加载寄存器(3)，用DMA动态改变定时器下一次溢出时刻的方法实现调频；所述定时器按以下步骤触发DMA控制器(7)；

步骤A、初始化DMA控制器(7)；

步骤B、启动DMA控制器(7)；

步骤C、设定由定时器的更新事件触发DMA控制器(7)；

步骤D、设定定时器的输出端口PC7引脚作为输出端(6)；

步骤E、将PC7引脚映射到定时器输出比较通道的输出端上；

步骤F、启动定时器，并同时使能定时器的输出端口功能；

步骤G、启动定时器更新事件输出功能。

6.根据权利要求1所述的窄带调频数字精密频率合成装置，其特征在于：设定输出频率为F，分频值序列的长度M，则存在进行频率动态调整的最短极限周期G＝M/F，频率动态调整的周期必须大于最短极限周期。