频率控制字的生成方法、装置及信号发生装置.pdf

本发明提供一种频率控制字的生成方法、装置及信号发生装置，该频率控制字的生成方法包括：根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得该输出频率范围内的输出频率值与该频率分辨率的比值，该比值表示为B＝n1+n2×10+...+ni×10i-1+...+np×10p-1；从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与该n1到np中不为零的值对应的数值；对查找到的该数值进行处理，以获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。这样，信号发生器的输出频率连续可调，可获得不同幅值的所需信号；并且节省存储空间；输出频率设定速度快；输出频率绝对误差小、精度高。

1.  一种频率控制字的生成方法，其特征在于，所述方法包括：
根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得所述输出频率范围内的输出频率值与所述频率分辨率的比值；其中，所述输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；所述比值表示为B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0；n_i是0到9的整数，T表示所述频率分辨率，B表示所述比值；
从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值，所述与频率控制字相关的数组的个数为
对查找到的所述数值进行处理，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述与频率控制字相关的数组，包括：
根据所述输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组，所述输出频率数组表示为：M1′(T，2T，...，9T)，M2′(10×T，10×2T，...，10×9T)，……，Mi′(10^i-1×T，10^i-1×2T，...，10^i-1×9T)，……，Mq′(10^q-1×T，10^q-1×2T，...，10^q-1×9T)；
将获得的所述q个输出频率数组中的输出频率值对应的频率控制字四舍五入后保留整数，以获得所述与频率控制字相关的数组；所述与频率控制字相关的数组表示为：M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)；
并且当从获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值时，n_i对应Mi中的第n_i个数值，其中，1≤i≤p；
并且所述对查找到的数值进行处理，包括：将所述查找到的数值相加，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述与频率控制字相关的数组，包括：
根据所述输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组，所述输出频率数组表示为：M1′(T，2T，...，9T)，M2′(10×T，10×2T，...，10×9T)，……，Mi′(10^i-1×T，10^i-1×2T，...，10^i-1×9T)，……，Mq′(10^q-1×T，10^q-1×2T，...，10^q-1×9T)；
将获得的所述q个输出频率数组中输出频率值对应的频率控制字舍去小数部分、保留整数部分，以获得处理后的数组M，处理后的数组M表示为：M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)；
将舍去的小数部分存储到q个频率误差数组中，以获得频率误差数组Δ，所述频率误差数组Δ表示为：Δ1(Δ11，Δ12，...，Δ19)，Δ2(Δ21，Δ22，...，Δ29)，……，Δi(Δi1，Δi2，...，Δi9)，……，Δq(Δq1，Δq2，...，Δq9)；
其中，所述与频率控制字相关的数组包括处理后的数组M和频率误差数组Δ；
并且当从预先获得的与频率控制字相关的数组中查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值时，包括：从处理后的数组M和频率误差数组Δ中分别查找n₁到n_p中不为零的值对应的数值；其中，n_i分别对应Mi、Δi中的第n_i个数值，其中，1≤i≤p；
并且所述对查找到的数值进行处理，包括：
将从处理后的数组M中查找到的数值相加；
将从频率误差数组Δ中查找到的频率误差值相加，并四舍五入取整后，获得误差值；
将所述从处理后的数组M中查找到的数值相加后获得的数值与所述误差值相加，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述与频率控制字相关的数组，包括：
根据所述输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组，所述输出频率数组表示为：M1′(T，2T，...，9T)，M2′(10×T，10×2T，...，10×9T)，……，Mi′(10^i-1×T，10^i-1×2T，...，10^i-1×9T)，……，Mq′(10^q-1×T，10^q-1×2T，...，10^q-1×9T)，；
将M₁′到M_q-1′中的输出频率值对应的频率控制字乘以10后取整，对M_q′中的输出频率值对应的频率控制字四舍五入，以获得与频率控制字相关的数组，所述与频率控制字相关的数组表示为：M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)；
并且当从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值时，n_i对应Mi中的第n_i个数值，其中，1≤i≤p；
并且所述对查找到的数值进行处理，包括：
若所述p等于所述q，则将查找到的i＝1到i＝p-1对应的数值相加后除以10，然后对计算出的结果四舍五入后与查找到的i＝p对应的数值相加，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字；
若所述p小于所述q，则将查找到的数值相加后除以10，然后将计算出的结果四舍五入，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

5.  一种频率控制字的生成装置，其特征在于，所述装置包括：
比值获取单元，用于根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得所述输出频率范围内的输出频率值与所述频率分辨率的比值；其中，所述输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；所述比值表示为：
B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0，n₁到n_p为0到9的整数，T表示所述频率分辨率，B表示所述比值；
数值获取单元，与所述比值获取单元连接，用于从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值，所述与频率控制字相关的数组的个数为
控制字生成单元，与所述数值获取单元连接，用于对查找到的所述数值进行处理，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

6.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一数组生成单元，与所述数值获取单元连接，用于生成与频率控制字相关的数组；所述第一数组生成单元生成与频率控制字相关的数组，包括：
根据所述输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组，所述输出频率数组表示为：M1′(T，2T，...，9T)，M2′(10×T，10×2T，...，10×9T)，……，Mi′(10^i-1×T，10^i-1×2T，...，10^i-1×9T)，……，Mq′(10^q-1×T，10^q-1×2T，...，10^q-1×9T)；
将获得的所述q个输出频率数组中的输出频率值对应的控制字四舍五入后保留整数，以获得所述与频率控制字相关的数组；所述与频率控制字相关的数组表示为：M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)；
并且所述数值获取单元还用于当从获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值时，n_i对应Mi中的第n_i个数值，其中，1≤i≤p；
并且所述控制字生成单元对查找到的所述数值进行处理，包括：将所述查找到的数值相加，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

7.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二数组生成单元，与所述数值获取单元连接，用于生成所述与频率控制字相关的数组；其中，所述第二数组生成单元生成所述与频率控制字相关的数组，包括：
根据所述输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组，所述输出频率数组表示为：M1′(T，2T，...，9T)，M2′(10×T，10×2T，...，10×9T)，……，Mi′(10^i-1×T，10^i-1×2T，...，10^i-1×9T)，……，Mq′(10^q-1×T，10^q-1×2T，...，10^q-1×9T)；
将获得的所述q个输出频率数组中的输出频率值对应的频率控制字舍去小数部分、保留整数部分，以获得处理后的数组M，处理后的数组M表示为：M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)；
将舍去的小数部分存储到q个频率误差数组中，以获得频率误差数组，所述频率误差数组Δ表示为：Δ1(Δ11，Δ12，...，Δ19)，Δ2(Δ21，Δ22，...，Δ29)，……，Δi(Δi1，Δi2，...，Δi9)，……，Δq(Δq1，Δq2，...，Δq9)；
其中，所述与频率控制字相关的数组包括处理后的数组M和频率误差数组Δ；
并且所述数值获取单元还用于从处理后的数组M和频率误差数组Δ中分别查找n₁到n_p中不为零的值对应的数值；其中，n_i分别对应Mi、Δi中的第n_i个数值，其中，1≤i≤p；
并且所述控制字生成单元对查找到的数值进行处理，包括：将从处理后的数组M中查找到的数值相加；将从频率误差数组Δ中查找到的频率误差值相加，并四舍五入取整后，获得误差值；将所述从处理后的数组M中查找到的数值相加后获得的数值与所述误差值相加，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

8.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三数组生成单元，与所述数值获取单元连接，用于生成所述与频率控制字相关的数组；其中，所述第三数组生成单元生成所述与频率控制字相关的数组，包括：
根据所述输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组，所述输出频率数组表示为：M1′(T，2T，...，9T)，M2′(10×T，10×2T，...，10×9T)，……，Mi′(10^i-1×T，10^i-1×2T，...，10^i-1×9T)，……，Mq′(10^q-1×T，10^q-1×2T，...，10^q-1×9T)；
将M₁到M_q-1中的输出频率值对应的频率控制字乘以10后取整，对M_q中的输出频率值对应的频率控制字四舍五入，以获得与频率控制字相关的数组，所述与频率控制字相关的数组表示为：M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)；
所述数值获取单元还用于当从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值时，n_i对应M_i中的第n_i个数值，其中，1≤i≤p；
所述控制字生成单元对查找到的数值进行处理，包括：若所述p等于所述q，则将将查找到的i＝1到i＝p-1对应的数值相加后除以10，然后对计算出的结果四舍五入后与查找到的i＝p对应的数值相加，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字；
若所述p小于所述q，则将查找到的数值相加后除以10，然后将计算出的结果四舍五入，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。

9.  一种信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置包括：
输入单元，用于供用户输入待输出的频率值和信号波形命令；
频率控制字获取单元，与所述输入单元连接，用于根据输入的所述待输出的频率值、以及预先获得的与频率控制相关的数组获得相应的频率控制字；其中，所述频率控制字获取单元获得相应的频率控制字，包括：根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得所述输出频率范围内的待输出频率值与所述频率分辨率的比值；其中，所述输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；所述比值表示为B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0，n_i是0到9的整数，T表示所述频率分辨率，B表示所述比值；
从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值，所述与频率控制字相关的数组的个数为对查找到的所述数值进行处理，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字；
信号发生单元，与所述频率控制字获取单元连接，用于根据输入的所述信号波形命令和获得的所述频率控制字产生与所述待输出的频率值相应的频率信号。

10.  根据权利要求9所述的信号发生装置，其特征在于，所述输入单元还供用户输入信号幅值；
所述信号发生装置还包括：
幅值调整单元，与所述信号发生单元连接，用于根据输入的所述信号幅值对所述信号发生单元产生的频率信号进行幅值调整，以获得调整后的频率信号。

11.  根据权利要求9所述的信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置还包括：
数组生成单元，与所述频率控制字获取单元连接，用于生成与频率控制字相关的数组；
存储单元，用于储存生成的所述与频率控制字相关的数组。

频率控制字的生成方法、装置及信号发生装置
技术领域
本发明涉及直接数字合成领域，特别涉及频率控制字的生成方法、装置及信号发生装置。
背景技术
直接数字合成(DDS，DirecT DigiTAl SynThesis)技术的理论依据是奈奎斯特采样定理。根据该定理，对于1个周期的连续正弦波信号，可以沿着其相位轴方向，以等量的相位间隔对其进行相位/幅度采样，得到1个周期的正弦信号的离散相位的幅度序列(如2^N个)。
如图1所示，对模拟幅度进行量化，对量化后的幅度采用相应的二进制数据进行编码。这样就可以把1个周期的连续正弦信号转换成1个离散的二进制序列，最后把它存储在只读存储器中，每个存储单元的地址就是相位取样地址，而存储单元的内容就是量化的正弦波的幅度值。上述过程的逆过程为：依据相位取样地址，从存储器中得到二进制的幅度值，再经数模转换、低通滤波恢复出原始模拟正弦波信号。根据奈奎斯特采样定理，在此逆过程中只要等相位间隔取2个以上二进制的幅度值，都可以恢复原波形。
DDS技术正是此逆过程的实现，在固定频率的参考时钟下，通过改变每个参考时钟脉冲所代表的相位间隔，即频率控制字，如图2所示的M，可改变输出频率。DDS的原理如图2所示，其工作过程为：当参考频率源发出1个参考时钟脉冲时，频率控制字M就加到相位累加器上，该相位累加器的结果作为地址，对波形存储器进行寻址，取出波形存储器中与该结果相对应的单元中的幅度量化编码值，经D/A转换将其转换为模拟采样值，再经低通滤波器滤波后得到符合要求的模拟信号。其中，波形存储器一般为只读存储器，用来存储幅度量化编码值。DDS信号合成技术可广泛应用于通讯、广播、雷达、测控等领域。它们可充分利用DDS技术对频率和波形的精确控制能力，获得一个或几个特定的频率信号。
在DDS技术中，若参考时钟脉冲的频率为f_c；，相位累加器的字长是N，则DDS输出频率的大小为：fout=M*fc2N,]]>其中M是频率控制字，其大小由外部控制电路设定。当参考时钟频率f_c与相位累加器的位数N固定时，输出频率f_out的大小就由M来确定，M值改变则输出频率随之改变。
因此，DDS技术中一个重要的方面就是实现频率控制字M，M=2N*foutfc,]]>即根据已知条件：(1)参考频率f_c；(2)相位累加器位数N，输出频率f_out，来获得的写向频率寄存器的频率控制字M。
下面以f_c＝2FHz，相位累加器位数为N，要求信号发生装置输出频率范围限制在A Hz～F Hz(由奈奎斯特采样定理决定，信号发生装置输出频率最大为f_c/2，即F Hz)为例求取频率控制字M，其中，预设频率分辨率为T Hz(其中最小频率A应为频率分辨率T的整数倍)，则可选的输出频率数有个，即AHz，(A+T)Hz，(A+2T)Hz，……，(F-T)Hz，FHz，若以A＝0.1Hz，F＝1MHz，T＝0.1Hz为例，则频率输出范围为0.1Hz～1MHz，即0.1Hz，0.2Hz，……，999.9998KHz，999.9999KHz，1000.0000KHz，输出频率值共计1000万个。
在现有技术中，获得该频率控制字M可采用如下方法：
现有方法1：手工计算这个频率对应的写向频率寄存器的频率控制字M，把这个N位二进制数存储到系统存储器中，信号发生装置接收频率设定值后从个数中找出对应的值写向频率寄存器。
在现有方法1中，设定频率的精度可达DDS芯片的频率分辨力，即精度较高。但其缺陷在于，系统设计需要计算的数据量大，频率设定速度低，系统需要的存储空间大。
现有方法2：采用公式，编程后用软件计算。即先计算f_out＝THz时对应的写向频率寄存器的频率控制字M₁并对其取整得M′₁，则某一频率下写向频率寄存器的频率控制字M为：M＝B*M′₁，其中B为某一频率对频率分辨率T Hz的倍数。以T＝0.1Hz为例，则35.4Hz对应的写向频率寄存器的频率控制字M＝354*M′1。
现有方法2编程简单，不需要手工计算大量数值，不需要占用大量存储空间。但其缺陷在于，设定频率有误差累积效应，随着频率增加，设定频率的绝对误差Δ=(M1-M1′)BM1Hz]]>也在增加。
例如当f_c＝2MHz，N＝28，T＝0.1Hz，输出频率为1KHz时，计算绝对误差为：先求T＝0.1Hz对应的写向频率寄存器的频率控制字：M1=2N*foutfc=228*0.12*106=13.4217728,]]>对其进行取整后得M′₁＝13(舍去小数部分设为Δ1，则有Δ₁＝M₁-M′₁＝13.4217728-13＝0.4217728)，则当输出频率为1000Hz时，绝对误差为：Δ=Δ1×1kHzM1=0.4217728*1000Hz13.4217728≈31Hz,]]>这样大的误差在仪表校准应用中是不允许的。
发明内容
本发明实施例提供一种频率控制字的生成方法、装置及信号发生装置，通过生成的q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
本发明实施例提供一种频率控制字的生成方法，该方法包括：
根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得所述输出频率范围内的输出频率值与所述频率分辨率的比值；其中，所述输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；所述比值表示为：B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0；n_i是0到9的整数，T表示所述频率分辨率，B表示所述比值；
从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值，所述与频率控制字相关的数组的个数为
对查找到的所述数值进行处理，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。
本发明实施例提供一种频率控制字的生成装置，该装置包括：
比值获取单元，用于根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得所述输出频率范围内的输出频率值与所述频率分辨率的比值；其中，所述输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；所述比值表示为：
B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，n₁到n_p为0到9的整数，1≤i≤p，n_p≠0，T表示所述频率分辨率，B表示所述比值；
数值获取单元，与所述比值获取单元连接，用于从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值，所述与频率控制字相关的数组的个数为
控制字生成单元，与所述数值获取单元连接，用于对查找到的所述数值进行处理，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。
本发明实施例提供一种信号发生装置，该信号发生装置包括：
输入单元，用于供用户输入待输出的频率值和信号波形命令；
频率控制字获取单元，与所述输入单元连接，用于根据输入的所述待输出的频率值、以及预先获得的与频率控制相关的数组获得相应的频率控制字；其中，所述频率控制字获取单元获得相应的频率控制字，包括：根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得所述输出频率范围内的待输出频率值与所述频率分辨率的比值；其中，所述输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；所述比值表示为：B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p；n_p≠0；n_i是0到9的整数，T表示所述频率分辨率，B表示所述比值；从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值，所述与频率控制字相关的数组的个数为对查找到的所述数值进行处理，以获得所述输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字；
信号发生单元，与所述频率控制字获取单元连接，用于根据输入的所述信号波形命令和获得的所述频率控制字产生与所述待输出的频率值相应的频率信号。
本发明实施例的有益效果在于，通过生成的q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是背景技术中对连续正弦波采样获得离散正弦波的示意图；
图2是背景技术中DDS的构成原理图；
图3是本发明实施例1的频率控制字的生成方法流程图；
图4是本发明实施例2的频率控制字的生成方法流程图；
图5是本发明实施例3的频率控制字的生成方法流程图；
图6是本发明实施例4的频率控制字的生成方法流程图；
图7是本发明实施例5的频率控制字的生成装置构成图；
图8是本发明实施例7的信号发生装置的构成图；
图9是本发明实施例7中信号发生装置应用实例构成图；
图10是图9中的微控制器的电路图；
图11是图9中信号发生单元的电路图；
图12是图9中幅值调整单元的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明实施例提供一种频率控制字的生成方法，如图3所示：
步骤301，根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得该输出频率范围内的输出频率值与该频率分辨率的比值B。其中，该输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；该比值表示为B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0；n_i是0到9的整数，T表示所述频率分辨率，B表示所述比值；
步骤302，从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与该n₁到n_p中不为零的值对应的数值，该与频率控制字相关的数组的个数为其中，q是以10为底的F、T的对数向上取整。
步骤303，对查找到的该数值进行处理，以获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。
在本实施例中，可由DDS技术中信号发生装置的输出频率范围和频率分辨率给定该输出频率值，即若最大输出频率为F Hz，最小输出频率为A Hz，预设频率分辨率为T Hz，则可选的输出频率数有个，如背景技术所述，可从其中选择一输出频率值。
在本实施例中，若该输出频率值为m，预设的频率分辨率为T，则计算该输出频率值与该预设的频率分辨率的比值。该比值可为十进制数值，也可为其他进制数值，当该比值为其他进制数值时，可将其转换为十进制表示的数值。这样，可获得采用十进制表示的比值B。例如，当m＝35.4Hz、T＝0.1Hz时，可获得比值B，表示为：B＝4+5×10+3×10²。然后，从个预先获得与频率控制字相关的数组中找到与该n₁＝4、n₂＝5、n₃＝3对应的数值，然后对查找到的该数值进行处理，可获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。
由上述实施例可知，通过生成的q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
实施例2
本发明实施例提供一种频率控制字的生成方法，如图4所示，该方法包括：步骤401，获得与频率控制字相关的数组。
在本实施例中，可采用如下方式获得与频率控制字相关的数组：
首先，根据输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组。其中，若该输出频率范围为A到F赫兹，A≤F，T表示该频率分辨率，则即该数组的个数为对以10为底F/T的对数向上取整。在本实施例中，该q个输出频率数组为：
M1′{T，2T，......，9T}，M2′{10T，20T，......，90T}，……，Mi′{10^i-1×T，10^i-1×2T，......，10^i-1×9T}，……，Mq′{10^q-1×T，10^q-1×2T，......，10^q-1×9T}。
其次，将获得的q个输出频率数组中的输出频率值对应的频率控制字四舍五入后保留整数，以获得与频率控制字相关的数组。在本实施例中，可将获得该数组写入存储单元。
在本实施例中，该q个输出频率数组中的输出频率值对应的频率控制字可根据参考频率f_c、相位累加器位数N和输出频率f_out，来获得，计算公式为M=2N*foutfc.]]>
在本实施例中，获得的与频率控制字相关的数组Mi为：
M1{M11，M12，......，M19}，M2{M21，M22，......，M29}，……，Mi{Mi1，Mi2，......，Mi9}，……，Mq{Mq1，Mq2，......，Mq9}。
步骤402，当需要获得某输出频率值m对应的频率控制字时，根据该输出频率值m和频率分辨率T，获得比值B，表示为：
B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0；n_i是0到9的整数，T表示该频率分辨率，B表示该比值；
步骤403，根据该获得的n₁到n_p中不为零的值，分别从预存的与频率控制字相关的数组Mi中获得对应的数值。
当从与频率相关的数组Mi中获得对应的数值时，n_i对应Mi中的第n_i个数值，即对应Mini，n_i为1到9的数值。
步骤404，将查找到的数值相加(即为)，以获得该输出频率值对应的频率控制字。
以下举实例来说明获得设定输出频率对应的频率控制字的过程。
例如，A＝0.1Hz，F＝1MHz，T＝0.1Hz。
若设定输出频率m＝7893.4Hz，则该比值B＝78934；表示为：
B＝4+3×10+9×10²+8×10³+7×10⁴。其中，n₁＝4、n₂＝3、n₃＝9、n₄＝8、n₅＝7。
这样，可从步骤401中获得的与频率相关的数组Mi中查找n₁＝4、n₂＝3、n₃＝9、n₄＝8、n₅＝7对应的数值，其中，n₁对应M1中的第4个数值，即M14，同理，n₂对应M2中的第3个数值M23，n₃对应M3中的第9个数值M39，n₄对应M4中的第8个数值M48，n₅对应M5中的第7个数值M57。
在本实施例中，查找到n₁＝4、n₂＝3、n₃＝9、n₄＝8、n₅＝7对应的数值后，则可获得m＝7893.4Hz对应的频率控制字，即频率控制字M＝M14+M23+M39+M48+M57。
在本实施例中，因在计算输出频率对应的频率控制字M时，对计算出的每个频率控制字四舍五入后保留的整数，这样，最大误差为0.5，此时，对应的输出频率误差为：Δ≤0.5×fc2NHz=0.5TM1′Hz;]]>在本实施例中，最多需要从q个数组中各取一数，因此，最大的输出频率绝对误差为：q×Δ=0.5×T×qM1′Hz.]]>
由上述实施例可知，通过生成的q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
实施例3
本发明实施例提供一种频率控制字的生成方法。如图5所示，该方法包括：步骤501，获得与频率控制字相关的数组。
在本实施例中，可采用如下方式获得与频率控制字相关的数组：
首先，根据输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组。如实施例2所述，该输出频率数组为：
M1′{T，2T，......，9T}，M2′{10T，20T，......，90T}，……，Mi′{10^i-1×T，10^i-1×2T，......，10^i-1×9T}，……，Mq′{10^q-1×T，10^q-1×2T，......，10^q-1×9T}。
其次，将获得的所述q个输出频率数组中输出频率值对应的频率控制字舍去小数部分、保留整数部分，以获得处理后的数组M，该处理后的数组M表示为：
M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)；
然后，将舍去的小数部分存储到q个频率误差数组中，以获得频率误差数组Δ，该频率误差数组Δ表示为：
Δ1(Δ11，Δ12，...，Δ19)，Δ2(Δ21，Δ22，...，Δ29)，……，Δi(Δi1，Δi2，...，Δi9)，……，Δq(Δq1，Δq2，...，Δq9)；
其中，与频率控制字相关的数组包括处理后的数组M和频率误差数组Δ，将该处理后的数组M和频率误差数组Δ写入存储单元。
步骤502，当需要获得某输出频率值m对应的频率控制字时，根据该输出频率值m和频率分辨率T，获得比值，表示为：
B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0；n_i是0到9的整数，T表示该频率分辨率，B表示该比值。
步骤503，根据该获得的n₁到n_p中不为零的值，从预存的数组M_i和数组Δ_i中分别获得对应的数值。其中，n_i分别对应Mi、Δi中的第n_i个数值，1≤i≤p。
步骤504，对从数组Mi和数组Δi中查找到的数值进行处理，以获得该输出频率值对应的频率控制字。其中，可将从数组Mi中查找到的数值相加(即为)；将从频率误差数组Δi中查找到的频率误差值相加(即为)，四舍五入取整后，获得误差值(即为)；将从数组Mi中查找到的数值相加后获得的数值和该误差值相加(即为)，以获得该输出频率值对应的频率控制字。
例如，A＝0.1Hz，F＝1MHz，T＝0.1Hz。
若设定输出频率m＝7893.4Hz，则该比值B＝78934，表示为：B＝4+3×10+9×10²+8×10³+7×10⁴。其中，n₁＝4、n₂＝3、n₃＝9、n₄＝8、n₅＝7。
这样，可从步骤501中获得的与频率相关的数组Mi中查找n₁＝4、n₂＝3、n₃＝9、n₄＝8、n₅＝7对应的数值，其中，从数组M_i中获得M14，M23，M39，M48，M57；同时从数组Δi中获得Δ14，Δ23，Δ39，Δ48，Δ57。
计算S＝M14+M23+M39+M48+M57；计算Δ14+Δ23+Δ39+Δ48+Δ57之后，四舍五入取整，以获得误差值Δ；将该误差值Δ与S相加，从而获得该频率控制字，即M＝S+Δ。
在本实施例中，与实施例2相比，进一步降低了误差累积效应，输出频率绝对误差降低到例如，当f_c＝2MHz，N＝28时，输出频率绝对误差≤0.5×fc2N=0.5×2×106228=0.003725Hz.]]>这样，最大输出频率绝对误差降至实施例2中的最大输出频率绝对误差的1/q。
由上述实施例可知，通过生成的2q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入2q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
实施例4
本发明实施例提供一种频率控制字的生成方法。如图6所示，该方法包括：步骤601，获得与频率控制字相关的数组。
在本实施例中，可采用如下方式获得与频率控制字相关的数组：
首先，根据输出频率范围和频率分辨率获得q个输出频率数组。如实施例2所述，该输出频率数组为：
M1′{T，2T，......，9T}，M2′{10T，20T，......，90T}，……，Mi′{10^i-1×T，10^i-1×2T，......，10^i-1×9T}，……，Mq′{10^q-1×T，10^q-1×2T，......，10^q-1×9T}。
其次，将M₁′到M_q-1′中的输出频率值对应的频率控制字乘以10后取整，对M_q′中的输出频率值对应的频率控制字四舍五入，以获得与频率控制字相关的数组，该与频率控制字相关的数组表示为：
M1(M11，M12，...，M19)，M2(M21，M22，...，M29)，……，Mi(Mi1，Mi2，...，Mi9)，……，Mq(Mq1，Mq2，...，Mq9)。
在本实施例中，可将获得该与频率控制字相关的数组写入存储单元。
步骤602，当需要获得某输出频率值m对应的频率控制字时，根据该输出频率值m和频率分辨率T，获得比值，表示为：
B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0；n_i是0到9的整数，T表示该频率分辨率，B表示该比值。
步骤603，根据该获得的n₁到n_p中不为零的值，从步骤601获得的数组中分别查找与所述n₁到n_p中不为零的值对应的数值时，n_i对应Mi中的第n_i个数值，如实施例2、3中，1≤i≤p。
步骤604，对查找到的数值进行处理，以获得设定的输出功率对应的频率控制字。其中，可采用如下方式进行处理：若该p等于该q，则将查找到的i＝1到i＝p-1对应的数值相加后除以10，然后对计算出的结果四舍五入后与查找到的i＝p对应的数值相加，以获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字；若该p小于该q，则将查找到的数值相加后除以10，然后将计算出的结果四舍五入，以获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。
在本实施例中，若p＝q，则将四舍五入后与Mpn_p相加；若p＜q，则计算将计算出的数值四舍五入。这样，可以获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字M。
例如，A＝0.1Hz，F＝1MHz，T＝0.1Hz。
若设定输出频率m＝7893.4Hz，则该比值B＝78934表示为：
B＝4+3×10+9×10²+8×10³+7×10⁴。其中，n₁＝4、n₂＝3、n₃＝9、n₄＝8、n₅＝7。
这样，可从步骤601中获得的与频率相关的数组Mi中查找n₁＝4、n₂＝3、n₃＝9、n₄＝8、n₅＝7对应的数值，其中，从数组M_i中获得M14，M23，M39，M48，M57。
在本实施例中，p＜q，从而该频率控制字M为(M14+M23+M39+M48+M57)/10四舍五入后所得到的数值。
在本实施例中，当频率设定为A～F/10时，输出频率设定误差可减小至≤0.5×fc2NHz;]]>当频率设定范围在F/10～F时，输出频率设定误差可减小至与实施例3相比，可减少存储的数据量和计算量。
由上述实施例可知，通过生成的q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
实施例5
本发明实施例提供一种频率控制字的生成装置。如图7所示，该装置包括：比值获取单元701，数值获取单元702和控制字生成单元703。
其中，该比值获取单元701用于根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得该输出频率范围内的输出频率值与该频率分辨率的比值；其中，该输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；该比值表示为：
B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0，n₁到n_p为0到9的整数，T表示该频率分辨率，B表示该比值；该数值获取单元702与该比值获取单元701连接，用于从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与该n₁到n_p中不为零的值对应的数值，该与频率控制字相关的数组的个数为该控制字生成单元703与该数值获取单元702连接，用于对查找到的该数值进行处理，以获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。
在本实施例中，该装置的工作流程与实施例1所述类似，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过生成的q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
实施例6
本发明实施例提供一种频率控制字的生成装置。在实施例5所述的构成之外，该装置还可包括数组生成单元(图中未示出)，与数值获取单元702连接，用于生成与频率控制字相关的数组并储存。
其中，该数组生成单元生成与频率控制字相关的数组可采用如实施例2、3、4的步骤401、501和601所述的方法，此处不再赘述。
此外，数值获取单元702和控制字生成单元703可根据该数组生成单元生成的与频率控制字相关的数组而采用相应的处理方式。
当采用步骤401中所述的方法生成与频率控制字相关的数组时，该数值获得单元702和控制字生成单元703所采用的处理方式如实施例2中的步骤403和步骤404所述，此处不再赘述。
当采用步骤501中所述的方法生成与频率控制字相关的数组时，该数值获得单元702和控制字生成单元703所采用的处理方式如实施例3中的步骤503和步骤504所述，此处不再赘述。
当采用步骤601中所述的方法生成与频率控制字相关的数组时，该数值获得单元702和控制字生成单元703所采用的处理方式如实施例4中的步骤603和步骤604所述，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过生成的q组或2q组输出频率对应的写入频率寄存器的频率控制字，可实现输出信号的输出频率在设定频率分辨率的基础上连续可调，不需将个输出频率对应的写向频率寄存器的频率控制字全部计算出来，只需写入q组或2q组与频率控制字相关的数组即可获得所需频率控制字即可，这样，可以在不降低频率设定精度的情况下节省大量的存储空间，并且可提高频率设定速度。
实施例7
本发明实施例提供一种信号发生装置，如图8所示，该信号发生装置包括输入单元801、频率控制字获取单元802、信号发生单元803。
其中，该输入单元801用于供用户输入待输出的频率值和信号波形命令。
频率控制字获取单元802，与该输入单元801连接，用于根据输入的该待输出的频率值、以及预先获得的与频率控制相关的数组获得相应的频率控制字；其中，该频率控制字获取单元获得相应的频率控制字，可采用如下方式：根据预设的输出频率范围和频率分辨率获得该输出频率范围内的待输出频率值与该频率分辨率的比值；其中，该输出频率范围为A到F赫兹，A≤F；该比值表示为：B＝n₁+n₂×10+n₃×10²+......+n_i×10^i-1+......n_p×10^p-1，其中，1≤i≤p，n_p≠0，n₁到n_p为0到9的整数，T表示该频率分辨率，B表示该比值；从预先获得的与频率控制字相关的数组中分别查找与该n₁到n_p中不为零的值对应的数值，该与频率控制字相关的数组的个数为对查找到的该数值进行处理，以获得该输出频率范围内的输出频率值对应的频率控制字。
信号发生单元803，与频率控制字获取单元802连接，用于根据输入的该信号波形命令和获得的频率控制字产生与该待输出的频率值相应的频率信号。
由上述实施例可知，通过该信号发生装置，可输入数据设定输出频率值，获得相应的频率控制字，并根据该频率控制字获得所需频率信号。这样，由于获得控制字的速度快，则可快速获得所需信号，并可显著降低信号发生的误差累积效应，输出频率绝对误差小、精度高。
此外，如图8所示，该输入单元801还供用户输入信号幅值。该信号发生装置还包括幅值调整单元804，与信号发生单元803连接，用于根据输入的信号幅值对该信号发生单元803产生的频率信号进行幅值调整，以获得调整后的频率信号。
此外，该信号发生装置还包括数组生成单元805和存储单元806，其中，该数组生成单元805用于生成与频率控制字相关的数组，供给频率控制字获取单元802使用，此外，该存储单元806，用于储存生成的与频率控制字相关的数组，供给频率控制字获取单元802使用。
图9是本发明信号发生装置实例图。如图9所示，图8所示的输入单元801可采用键盘、触摸屏等输入设备901实现，可输入产生信号的待输出频率值、信号波形命令和信号幅值；生成与频率控制字相关的数组所需要的输出频率范围和频率分辨率等信息可作为设计参数由系统设计时确定。图8所示的频率控制字获取单元802、数组生成单元805和存储单元806可采用图9所示的微控制器902实现。图8所示的信号发生单元803可采用AD9833直接数组合成器芯片实现。
图10是图9中的微控制器和键盘的电路图；图11是图9中信号发生单元的电路图；图12是图9中幅值调整单元的电路图。
如图9所示，该微控制器902可接收该输入单元901输入的待输出频率值、信号波形命令和信号幅值，获得的频率控制字后，并通过控制信号将该信号波形命令和该频率控制字输入信号发生单元903中；该微控制器902根据该信号幅值向幅值调整单元904发送控制信号，来选择该信号幅值在幅值调整单元904上对应的模拟导通通道。然后，该微控制器902向该信号发生单元903写入启动命令，则该信号发生单元903输出与待输出频率值相应的频率信号，经过幅值调整单元904对信号幅值进行调整后，即可获得设定频率和幅值的输出信号。
如图10所示，该微控制器902可由U7-微控制器MSP430F135和U9-复位电路组成。微控制器902通过5个IO口线与5个键盘信号相连。
如图11所示，该信号发生单元903可接收该微控制器902发送的信号，写入该信号波形命令和该频率控制字；当该信号发生单元903接收到该微控制器902发送的启动命令后，产生所需频率信号。该信号发生单元903可由U2-直接数字合成器芯片AD9833、Y2-有源晶体振荡器及U3B-运算放大器调整电路组成。
如图12所示，该幅值调整单元904可接收该微控制器902发送的信号，来选择信号幅值对应的模拟导通通道；该幅值调整单元904还可接收该信号发生单元903产生的所需频率信号，通过该选定的模拟导通通道调整信号的放大倍数，获得不同幅值的所需信号。该幅值调整单元904可由U3A-运算放大器、U1-模拟开关HCF4051及Q1～3的控制信号电平转换电路组成。
在本实施例中，频率控制字获取单元902获得频率控制字的方式如实施例1至4所述，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过该信号发生装置，可输入频率设定值，获得频率控制字并选定模拟导通通道，以获得不同幅值的所需信号。由于获得控制字的速度快，则可快速获得所需信号，并可显著降低信号发生的误差累积效应，输出频率绝对误差小、精度高，实现了输出信号在设定的频率分辨率基础上的频率连续可调。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。