一种高精度波形产生系统及方法技术方案

一种高精度波形产生系统，包括：微控制器，用于生成多个按序排列的数据信号，数据信号用于表征数字包络线波形的幅值；存储模块，用于存储数据信号；插值模块，用于根据数据信号生成多个插值信号，插值信号为相邻两个数据信号的均值；数模转换模块，用于根据数据信号和插值信号输出模拟波形。本发明专利技术提供一种高精度波形产生系统及方法，通过插值的方式提高波形数据点的数量，进而提高波形精度。进而提高波形精度。进而提高波形精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度波形产生系统及方法


[0001]本专利技术涉及电子
，具体的说是一种高精度波形产生系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，设备常采用嵌入式微控制器作为主控制器。如果利用微控制器进行软件编程直接产生特定波形，实时性较差。这主要有以下原因：一是微控制器可能需要执行更高优先级的中断任务，从而使指令序列发生变化；另一方面如果微控制器在某一时间段，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实时运行，从而影响系统的控制性能。
[0003]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。但该方法没有考虑存储器容量的限制和波形精度的需求。波形的精度是由周期的大小和每个周期内的数据点个数决定。在存储器容量一定的情况下，也就是每个周期内的数据点个数一定的情况下，波形的精度由波形周期所决定。如果波形周期较小，则组成每个波形的数据点之间的时间间隔会较小，波形的精度较高。如果波形周期较大，则组成每个波形的数据点之间的时间间隔会较大，波形的精度较低。
[0004]如图1所示，假定从t1时刻到tn时刻是一个波形周期，周期为tn
‑
t1。在该周期内，微控制器输出n个数据点，
′×′
表示1个数据点。由于数模转换器的作用，在两个数据点之间保持不变，粗实线就是实际的输出波形。可见，在n个数据点保持不变时，周期越大，波形精度越低。
[0005]综上所述，现有技术中，波形产生系统所产生的波形精度有限。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种高精度波形产生系统及方法，通过插值的方式提高波形数据点的数量，进而提高波形精度。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：一种高精度波形产生系统，包括：微控制器，用于生成多个按序排列的数据信号，数据信号用于表征数字包络线波形的幅值；存储模块，用于存储数据信号；插值模块，用于根据数据信号生成多个插值信号，插值信号为相邻两个数据信号的均值；数模转换模块，用于根据数据信号和插值信号输出模拟波形。
[0008]作为上述高精度波形产生系统的进一步优化：存储模块包括双端口静态随机存取存储器，微控制器电性连接有第一锁存器、第二锁存器和第三锁存器，其中第一锁存器与双端口静态随机存取存储器的第一端口和第二端口均电性连接，第二锁存器与双端口静态随机存取存储器的第一端口电性连接，第三锁存器与双端口静态随机存取存储器的第一端口电性连接。
[0009]作为上述高精度波形产生系统的进一步优化：插值模块包括分频器，分频器与第
一锁存器和第三锁存器电性连接，分频器还电性连接有第一非门和第二非门，第一非门与数模转换模块电性连接，并且第一非门还电性连接有计数器，计数器与双端口静态随机存取存储器的第二端口电性连接，第二非门电性连接有级联设置的第一加法器和第二加法器，第一加法器和第二加法器均与数模转换模块电性连接。
[0010]作为上述高精度波形产生系统的进一步优化：双端口静态随机存取存储器的第二端口与数模转换模块之间依次电性连接有第二缓冲器和第三缓冲器，第一非门与第三缓冲器电性连接。
[0011]作为上述高精度波形产生系统的进一步优化：第二非门通过第四锁存器与第二加法器电性连接、通过第五锁存器与第一加法器电性连接，第四锁存器和第五锁存器均与第二缓冲器电性连接。
[0012]作为上述高精度波形产生系统的进一步优化：第一加法器和第二加法器共同电性连接有第四缓冲器，第四缓冲器与数模转换模块电性连接，第四缓冲器还与分频器电性连接。
[0013]一种高精度波形产生方法，基于上述的一种高精度波形产生系统，其特征在于，方法包括如下步骤：S1、部署系统；S2、微控制器生成数据信号，并且将数据信号发送至双端口静态随机存取存储器中；S3、微控制器控制分频器生成分频信号，分频信号为方波，并且将分频信号发送至第一非门和第二非门，第一非门和第二非门分别生成与分频信号反相的方波信号，第一非门输出信号作为计数器的时钟脉信号，计数器的输出信号作为双端口静态随机存取存储器第二端口的地址信号，分频器输出信号和第二非门输出信号分别作为第五锁存器和第四锁存器的锁存信号；S4、双端口静态随机存取存储器通过第二缓冲器将相邻的两个数据信号均发送至第四锁存器和第五锁存器中锁存；S5、第四锁存器和第五锁存器均将锁存的数据信号发送至第一加法器和第二加法器，第一加法器和第二加法器分别将两个数据信号的低4位和高4位相加得到和值信号；S6、将第一加法器和第二加法器输出的和值信号进行处理得到插值信号，插值信号等于和值信号的二分之一；S7、插值信号通过第四缓冲器输出至数模转换模块；S8、数模转换模块基于数据信号和插值信号输出模拟波形。
[0014]作为高精度波形产生方法的进一步优化：S1中，部署系统时，双端口静态随机存取存储器的数据总线位数为m、地址总线位数为k，满足条件2
k
≥n，n为波形每个周期内数据信号的数量。
[0015]作为高精度波形产生方法的进一步优化：S2的具体方法包括：S21、微控制器通过第三锁存器向双端口静态随机存取存储器的第一端口发出地址信号；S22、微控制器通过第二锁存器向双端口静态随机存取存储器的第一端口发出已经计算好的数据信号；
S23、微控制器通过第一锁存器向双端口静态随机存取存储器的第一端口发出片选信号和写信号，将数据信号写入到双端口静态随机存取存储器中；S24、重复执行S21至S23，直到所有数据信号均写入到双端口静态随机存取存储器中。
[0016]有益效果：本专利技术通过在波形两个相邻的数据点之间插入一个插值数据点，通过插值的方式增加波形的数据点个数，从而有效提高产生的波形的精度，并且使插值数据点的数值等于相邻两个数据点的均值，可以保证产生的波形平滑。
附图说明
[0017]图1是波形数据点数量与波形精度的关联关系示意图；图2是本专利技术波形产生系统的结构框图；图3是波形一个周期内插值数据点的分布方式示意图；图4是具体实施方式中A点波形和B点波形的示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]请参阅图2，一种高精度波形产生系统，包括微控制器、存储模块和插值模块。
[0020]微控制器，用于生成多个按序排列的数据信号，数据信号用于表征数字包络线波形的幅值。
[0021]存储模块，用于存储数据信号。
[0022]插值模块，用于根据数据信号生成多个插值信号，插值信号为相邻两个数据信号的均值。
[0023]数模转换模块，用于根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度波形产生系统，其特征在于，包括：微控制器，用于生成多个按序排列的数据信号，数据信号用于表征数字包络线波形的幅值；存储模块，用于存储数据信号；插值模块，用于根据数据信号生成多个插值信号，插值信号为相邻两个数据信号的均值；数模转换模块，用于根据数据信号和插值信号输出模拟波形。2.如权利要求1所述的一种高精度波形产生系统，其特征在于，存储模块包括双端口静态随机存取存储器，微控制器电性连接有第一锁存器、第二锁存器和第三锁存器，其中第一锁存器与双端口静态随机存取存储器的第一端口和第二端口均电性连接，第二锁存器与双端口静态随机存取存储器的第一端口电性连接，第三锁存器与双端口静态随机存取存储器的第一端口电性连接。3.如权利要求2所述的一种高精度波形产生系统，其特征在于，插值模块包括分频器，分频器与第一锁存器和第三锁存器电性连接，分频器还电性连接有第一非门和第二非门，第一非门与数模转换模块电性连接，并且第一非门还电性连接有计数器，计数器与双端口静态随机存取存储器的第二端口电性连接，第二非门电性连接有级联设置的第一加法器和第二加法器，第一加法器和第二加法器均与数模转换模块电性连接。4.如权利要求3所述的一种高精度波形产生系统，其特征在于，双端口静态随机存取存储器的第二端口与数模转换模块之间依次电性连接有第二缓冲器和第三缓冲器，第一非门与第三缓冲器电性连接。5.如权利要求4所述的一种高精度波形产生系统，其特征在于，第二非门通过第四锁存器与第二加法器电性连接、通过第五锁存器与第一加法器电性连接，第四锁存器和第五锁存器均与第二缓冲器电性连接。6.如权利要求5所述的一种高精度波形产生系统，其特征在于，第一加法器和第二加法器共同电性连接有第四缓冲器，第四缓冲器与数模转换模块电性连接，第四缓冲器还与分频器电性连接。7.一种高精度波形产生方法，基于如权利要求6所述的一种高精度波形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海涛，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：