本文通過C8051F020單片機實現(xiàn)對AD9959頻率合成芯片的連接控制，結(jié)合少量外圍電路即構(gòu)成一個完整的低噪聲、低功耗、高穩(wěn)定度、高可靠性的頻率合成器。本信號源的直接頻率合成器將通過對單片機C8051F020的標準SPI端口編程控制AD9959芯片的寄存器，從而實現(xiàn)單頻點12MHz，48MHz和帶寬30MHz的線性調(diào)頻3路相參信號輸出。

　　1 系統(tǒng)方案設(shè)計與功能單元介紹

　　1.1 系統(tǒng)方案設(shè)計

　　本設(shè)計的主控芯片采用了新華龍公司的C8051F020單片機，信號產(chǎn)生芯片采用美國ADI公司的具有4路通道的DDS芯片AD9959，電源部分采用能提供5 V和3.3 V的穩(wěn)壓開關(guān)電源。系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖1所示。

　　1.2 AD9959芯片

　　AD9959是美國ADI公司最新推出的一款四通道、低功耗、高速直接數(shù)字頻率合成器，采樣頻率高達500 MSPS。該芯片內(nèi)部集成了4個DDS內(nèi)核，可對4個內(nèi)部同步輸出通道進行獨立編程。通過1個公用系統(tǒng)時鐘在芯片內(nèi)部同步其獨立的通道，每個通道的功率小于165 mW。可以實現(xiàn)最多16級的頻率、相位和幅度調(diào)制(FSK，PSK，ASK)。通過應(yīng)用數(shù)據(jù)到配置管腳可控制調(diào)制水平。另外，也可以工作在線性掃頻、掃相或掃幅模式。應(yīng)用到雷達和測量儀器中，還可以對由于模擬處理(例如濾波、放大)或者PCB布線失配而產(chǎn)生外部信號通道的不均衡進行有效的校正。

　　該器件集成了具有突出的寬帶和窄帶SFDR特性的4路高速10位DAC。每一個通道都具有32位頻率控制字，14位相位控制字，10位輸出幅度控制字。它被廣泛地應(yīng)用在本地振蕩源、相控陣列雷達/聲納系統(tǒng)、測量儀器/儀表、同步時鐘及RF信號源等方面。其特性如下：

　　(1)有4路帶10位DAC的DDS通道，最高取樣頻率為500 MSPS;

　　(2)各個通道都有獨立的頻率/相位/幅度控制功能;

　　(3)大于65 dB的通道隔離度;

　　(4)線性頻率/相位/幅度掃描功能;

　　(5)最高可達16級的頻率/相位/幅度調(diào)制;

　　(6)DAC既可縮放電流又可獨立編程;

　　(7)0.116 Hz或者更好的頻率調(diào)整分辨率;

　　(8)32位頻率分辨率;

　　(9)14位相位偏移分辨率;

　　(10)10位輸出幅度可縮放的分辨率;

　　(11)具有增強數(shù)據(jù)吞吐量的串行I/O口(SPI);

　　(12)可通過軟件/硬件控制節(jié)電模式，以降低功耗;

　　(13)雙電源供應(yīng)(DDS核1.8 V，串行I/O 3.3 V);

　　(14)內(nèi)置多器件同步功能;

　　(15)內(nèi)置時鐘倍頻鎖相環(huán)(4～20倍倍頻);

　　(16)可選擇參考時鐘源。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　2.1 程序設(shè)計流程

　　該系統(tǒng)中主要使用了帶有SPI總線的C8051F020單片機的P1和P2幾個I/O端口，它們與AD9959的連接示意圖如圖2所示。

　　在單片機編程的主函數(shù)中首先要關(guān)閉看門狗，否則每當執(zhí)行到斷點時，程序?qū)D(zhuǎn)到入口點從頭執(zhí)行。接著初始化單片機的時鐘(使用外部高精度、高穩(wěn)定度晶振22.118 4 MHz)和I/O口配置，然后通過I/O端口對AD9959進行初始化、選擇通道、寫入相對應(yīng)的控制字、發(fā)送I/O_UPDATE信號，輸出所要求的信號。單片機的程序流程圖如圖3所示。