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小孜同学整理的AD9833移植stm32f407使用手册~
2025-11-09
学习记录
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AD9833应用手册#

AD9833功能#

  • 可输出正弦波，三角波，方波。
  • 稳定频率范围0-2MHz，低频调频精度1Hz（误差<5%）。
  • 幅值恒定输出500 - 600mVpp，输出正负交流电。

使用方法#

硬件连接#

  1. 三线SPI

    STM32作为SPI的主机，AD9833作为从机。

    • NSS --->FSYNC
    • SCK
    • SDATA

  2. VCC和GND可直接连接STM32。

软件设置#

STM32CubeMX配置#

image-20251129151414477

  • Mode：image-20251129104005388 这里有八种Mode，大致分为三类：全双工，半双工，单向收发。这里STM32作为主机，AD9833作为从机，我们只需要向从机单向发送数据，所以选择Transmit only Master(只由主机发送)。

    ​ SPI通信详细知识参考：SPI协议详解（图文并茂+超详细）-CSDN博客

  • Hardware NSS Signal

    image-20251129104756755

    ​ 勾选此项意味着使用SPI硬件片选引脚，此引脚为固定引脚。若后续有引脚使用冲突，可随意定义GPIO引脚输出高低电平模拟片选，这里选择Disable即可。我这里为测试SPI通信，遂勾选此项。

  • Frame Format（帧格式） image-20251129105010958

    ​ 这里选Motorola 格式是因为他是SPI 的标准格式，配置帧长度较灵活（可配置为 8/16/32 位等），TI固定16位，通用性较差。

  • Data Size

    image-20251129111324805

    ​ 虽然AD9833一次传输16bits，但是HAL库的SPI传输函数一次只支持传送8bits（const uint8_t格式），所以这里选择8bits。

    image-20251129111556088

  • First Bit

    image-20251129112005061

    image-20251129112100493

    ​ 因为D15,D14决定写入哪个寄存器，所以选***MSB（Most Significant Bit）***即最高有效位先传输。为输入数据指明方向。

  • Prescaler (for Baud Rate) image-20251129112725510 image-20251129112751341 这里的预分频系数选择16，对应波特率为2.625M（小于图十中的AD9833最大传输速率40M),太大了不稳定，太小了太慢，保险起见留有余量只要设置小于25M即可。

  • CPOL和CPHA image-20251129113801218 image-20251129113917727 这里从时序图看到AD9833的时钟一开始拉高，并且在第一个时钟下降沿开始读取数据，所以CPOL选择High，CPHA选择1 Edge。 SPI通信详细知识参考：SPI协议详解（图文并茂+超详细）-CSDN博客

  • CRC Calculation（CRC 校验计算） image-20251129114239570AD9833 本身不支持 SPI 的 CRC 校验，因此需将设为Disabled。

  • NSS Signal Type

    image-20251129115631793

    上面选择了Hardware NSS Signal的话，这里自动配置，不用管他。

keil编译烧录#

#include "AD9833.h"


#include "spi.h"




/*


*******************************************************


向AD9833发送一个16bit的数据


*******************************************************


*/


void AD9833_Write(unsigned short TxData) //TxData是2字节


{


unsigned char data[2] ; //一个char一个字节，数组为2个字节


data[0] = (unsigned char)((TxData>>8) &0xff); //data[0]存储高位


data[1] = (unsigned char)(TxData&0xff); //data[1]存储低位




HAL_SPI_Transmit (&hspi2 , data, 2, 0x02) ; //用HAL库的SPI发送函数发送数据




}


/*


*******************************************************


Reset: 0为有输出，1为没输出，此位只控制有无输出，不复位寄存器


SleeppMode: 3为关闭内部DAC和时钟，0为不关闭


optionbit|modebit: 00正弦01三角10方波11保留


*******************************************************


*/


void AD9833_CtrlSet(unsigned char Reset,unsigned char SleeppMode,unsigned char optionbit,unsigned char modebit)


{


unsigned short regtemp = 0; //对输出模式的一些选择


regtemp = regtemp|(((unsigned short)Reset&0x01)<<8); //以下就是把每个位对应到相应的寄存器上，DIV2默认为0


regtemp = regtemp|((SleeppMode&0x03)<<6);


regtemp = regtemp|((optionbit&0x01)<<5);


regtemp = regtemp|((modebit&0x01)<<1);






AD9833_Write(regtemp); //写入数据，不需要先声明将要写入，可以复用指令，只要前两位是00


}






/*


*******************************************************


设置频率，设置完后暂不输出，用CtrlSet函数设置输出


频率值：0.1Hz-12.5MHz（最大值为25M晶振时钟的一半）


单位：Hz;例如，输出1M，则输入1000000


*******************************************************


*/


void AD9833_FreqSet(double Freq)
{
    // 核心：先计算28位频率控制字
    uint32_t freq_data = (uint32_t)(Freq * 268435456.0 / 25000000.0);
    // 25000000是AD9833参考时钟（硬件晶振为25MHz时，若实际是12.5M则改为12500000）


    // 拆分28位为两个14位（LSB和MSB）
    uint16_t frequence_LSB = (uint16_t)(freq_data & 0x3FFF); // 低14位
    uint16_t frequence_MSB = (uint16_t)((freq_data >> 14) & 0x3FFF); // 高14位


    // 标记为写入FREQ0寄存器（bit15-14=01）
    frequence_LSB |= 0x4000;
    frequence_MSB |= 0x4000;


    // 先写入控制字：连续写FREQ0的LSB和MSB（bit15-12=0010，bit8=0（不复位））
    AD9833_Write(0x2000); // 原代码0x2100错误：bit8=1是Reset，会关闭输出
    // 按顺序写入LSB、MSB
    AD9833_Write(frequence_LSB);
    AD9833_Write(frequence_MSB);
}
#include "main.h"




void AD9833_Write(unsigned short TxData);


void AD9833_CtrlSet(unsigned char Reset,unsigned char SleeppMode,unsigned char optionbit,unsigned char modebit);


void AD9833_FreqSet(double Freq);
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "spi.h"
#include "gpio.h"


/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "AD9833.h"
/* USER CODE END Includes */


/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */


/* USER CODE END PTD */


/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */


/* USER CODE END PD */


/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */


/* USER CODE END PM */


/* Private variables ---------------------------------------------------------*/


/* USER CODE BEGIN PV */


/* USER CODE END PV */


/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */


/* USER CODE END PFP */


/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */


/* USER CODE END 0 */


/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{


  /* USER CODE BEGIN 1 */


  /* USER CODE END 1 */


  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/


  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();


  /* USER CODE BEGIN Init */


  /* USER CODE END Init */


  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();


  /* USER CODE BEGIN SysInit */


  /* USER CODE END SysInit */


  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_SPI2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  //置RESET位为1，复位AD9833硬件（不清除寄存器）
  AD9833_Write(0x0100); //0001 0000 0000--D8是RESET位
  //短暂延时，确保复位完成（1ms足够）
  HAL_Delay(1);
  AD9833_FreqSet(10000);//方波频率为设置的一半，其他两个相同
  AD9833_CtrlSet(0,0,0,0);//  00正弦|01三角|10方波|11保留


  /* USER CODE END 2 */


  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
     HAL_Delay(100);//减少功耗，降低 MCU 占用率：若无延时，MCU 会以最高主频疯狂执行空循环
    /* USER CODE END WHILE */


    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}


/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};


  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);


  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }


  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;


  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}


/* USER CODE BEGIN 4 */


/* USER CODE END 4 */


/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}


#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

软件驱动编写#

​ AD9833有三种功能寄存器，控制寄存器、频率寄存器、相位寄存器。AD9833每次接收16bits，然后我们根据要改写的功能（频率或相位）改写16bits里的内容。

控制寄存器（16 bits）#

​ image-20251129122841931 image-20251129123247878 控制寄存器内有16bits，即SPI传输一次可改写其全部内容（HAL_SPI_Transmit第三个参数为2，即一次传输两个字节)。这16bits的功能大概分成四类。

  1. 帧头(D15,D14) image-20251129124453556 D15和D14位设为0，告知AD9833我们这16bits写入的对象是控制寄存器。

  2. 规定数据写入格式(D13,D12) image-20251129124850633 因为我们不需要粗调细调分开来的功能，所以选择一次输入1 word（16bits)，将D13设定为1，此时D12无用，不用管他默认为0。

  3. 设定波形输出状态(D1,D3,D5,D11,D10)

    • D1,D3,D5三位共同决定输出波形为正弦波，三角波或者方波 image-20251129125459677
    • AD9833共有两个独立的频率寄存器FREQ0和FREQ1。D11决定输出哪个寄存器内的值。为0输出FREQ0，为1输出FREQ1。
    • AD9833共有两个独立的相位寄存器PHASE0和PHASE1。D10决定输出哪个寄存器内的值。为0输出PHASE0，为1输出PHASE1。

  4. 设定AD9833工作状态(D6,D7,D8)

    • D8为RESET位，上电时RESET一次（设置为1，后面在AD9833_CtrlSet函数中默认设置为0），复位硬件，不改变频率寄存器和相位寄存器的值。即AD9833有掉电存储功能。

      image-20251129133033079 image-20251129134302173 image-20251129134345071

    • 将D6,D7都设定为0，让AD9833一直保持工作状态，输出波形。 image-20251129134556816

  5. 预留位（D0,D2,D4,D9） 为了兼容性、扩展性和容错性有几个预留位，我们不用管他们，全部都默认设置为0。

频率寄存器（28 bits）#

​ AD9833一次只能接受16bits，所以要发送两次即32bits发送，每次都要2bits帧头，除去共4bits帧头，剩下28bits写入频率寄存器当作频率大小。如图所示，配置FREQ0。 image-20251129140143115

​ 1. 帧头（D14,D15）

​ AD9833有两个频率寄存器,D15|D14分别为0|1，1|0时写入FREQ0和FREQ1。

  1. 数据位（其他28bits） 因为AD9833是先写入LSB,再写入MSB，所以发送函数也要按顺序编写。 image-20251129140303339

相位寄存器（16 bits）#

​ 相位寄存器和频率寄存器数量相同，不同的是位数和帧头数量（3个）。 image-20251129140715241

频率计算公式#

​ 这里硬件晶振是25MHz，所以AD9833输出波形频率理论上限是12.5MHz（奈奎斯特采样定律）。可输出频率上限由晶振大小决定。

image-20251129142857811

0e29c9878dfba50b63691f0bd95bc6d4 image-20251129142945058

使用心得#

  1. 分模块功能编写程序。在AD9833.c里分成AD9833_Write，AD9833_CtrlSet和AD9833_FreqSet，之所以没有AD9833_PhaseSet是因为AD9833只有一个输出口，改不改相位没影响。
  2. 在使用发送数据函数的时候要注意参数格式对不对。HAL_SPI_Transmit函数里一次只能发送8bits，就不能直接填写16bits的TxData。
  3. 基本只用FREQ0就够了。

遇到的问题#

  1. 无法输出正常频率的方波。改DIV2的值不起作用。只能输出频率比设定频率小一半的方波。
  2. 输出的幅度不太稳定，有时不是0.6Vpp，变成0.4Vpp。
  3. STLINK烧程序不太好使，动不动就要拔了重连。😑

参考#

STM笔记_AD9833的详解及其f407驱动_ad9833驱动程序详解-CSDN博客

小孜同学整理的AD9833移植stm32f407使用手册~
https://cyanyumu.github.io/posts/学习记录/ad9833应用手册/
作者
CyanYuMu
发布于
2025-11-09
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0
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