一种硬件实现信号幅度调节系统的制作方法

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种硬件实现信号幅度调节系统。

背景技术：

信号幅度调节在信号传输以及处理中具有重要作用，信号接收端对信号幅度有一定要求或者接收端需要信号幅度可调来激励后续电路。一种信号幅度可调，调节范围广，调节精度高的方法应运而生。

dac是数字模拟转换器，数字信号转模拟信号的模块。

独立的dac芯片，一般有串行和并行控制两种芯片。例如dac0832，就属于并行控制口；dac7612就属于串行输入口。串行口包括串口、i2c、spi等。并行口一般是8位或者16位。例如dac0832就属于8位并行控制，dac7612就属于spi口控制。单片机控制dac0832，需要用到8个控制引脚，控制dac7612，需要用到4条spi引脚，如果单片机内部有spi模块，可以调用直接控制dac7612，如果没有spi，可以用io口软件模拟。

并行口控制的dac模块，占用单片机io口多，精度越高，需要的io口越多。例如dac0832，8位控制，8个引脚给00000000输出0v，8个引脚给11111111输出5v，从00000000到11111111一共256种，所以dac0832属于8位精度，即5v/256约等于0.02v，00000001就输出0.02v，00000002就输出0.04v，步进为0.02v，如果想要输出步进为0.01v的电压，8位精度就不够用了。

现在的dac芯片一般都采用串行口控制，使用最多的是spi口，不管是8位精度、10位精度、12位精度、16位精度，都是4条线控制。

但现有的dac模块调幅精度不高、调幅范围不大。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种硬件实现信号幅度调节系统，使信号幅度可调节、调幅因子通信接口配置化。

本发明的技术方案是：

一种硬件实现信号幅度调节系统，由上位机、参数通信模块、调幅因子解析模块、因子符号化模块、有符号信号移位模块、有符号位乘法模块、有符号位加法模块、dac模块组成。

参数通信模块分别与上位机、调幅因子解析模块相连接；

有符号位乘法模块分别连接有符号信号移位模块、因子符号化模块、有符号位加法模块；

因子符号化模块与调幅因子解析模块相连接；dac模块与有符号位加法模块相连接；

通过数字方式设置调幅因子改变有符号位数字信号的数值，从而起到调节dac模块模拟信号输出幅度。

进一步的，

上位机通过参数通信模块下发参数，串口，pcie接口，usb接口均可，只要能人性化下发系统所用参数即可。

进一步的，

参数通信模块按照通信接口协议传递过来的数据，在调幅因子解析模块进行解析，得到调幅因子。调幅因子由放大因子和缩放因子组成。

放大因子的位数越多，调幅范围越广；缩放因子的位数越多，调幅精度越高。调幅因子作用于有符号信号，需要在因子符号化模块将其转换为带符号位因子。有符号信号通过移位得到放大和缩放后的有符号信号，避免使用除法器，节约资源。

符号化因子与有符号信号进行有符号位乘法运算。对有效的前述乘法模块结果进行有符号位加法运算，得到调幅后的数字信号输出。调幅后的数字信号输出经过dac模块，输出调幅后的模拟信号，调幅精度由dac的数字输入决定，弥补了dac模块本身的调幅限制。

本发明的有益效果是

通过数字方式设置调幅因子改变有符号位数字信号的数值，从而起到调节dac模块模拟信号输出幅度的作用。从数字信号这个源头调节信号幅度，弥补dac模块调幅精度不高、调幅范围不大的缺陷。该发明具有信号幅度可调节、调幅因子通信接口配置化，调幅精度高，调幅范围广、实施简便及人性化操控等特点，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的工作框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种硬件实现信号幅度调节系统，其框图如图1所示，由上位机、参数通信模块、调幅因子解析模块、因子符号化模块、有符号信号移位模块、有符号位乘法模块、有符号位加法模块、dac模块组成。

上位机通过参数通信模块下发参数，串口，pcie接口，usb接口均可，只要能人性化下发系统所用参数即可。

参数通信模块按照通信接口协议传递过来的数据，在调幅因子解析模块进行解析，得到调幅因子。调幅因子由放大因子和缩放因子组成。放大因子的位数越多，调幅范围越广；缩放因子的位数越多，调幅精度越高。

调幅因子作用于有符号信号，需要在因子符号化模块将其转换为带符号位因子。有符号信号通过移位得到放大和缩放后的有符号信号，避免使用除法器，节约资源。符号化因子与有符号信号进行有符号位乘法运算。对有效的前述乘法模块结果进行有符号位加法运算，得到调幅后的数字信号输出。

调幅后的数字信号输出经过dac模块，输出调幅后的模拟信号，调幅精度由dac的数字输入决定，弥补了dac模块本身的调幅限制。

举例说明调幅流程：

①上位机下发32bit调幅因子(十六进制c000a001)，其中高16bit(十六进制c000)代表放大因子，低16bit(十六进制a001)代表缩放因子，通过通信接口下发到参数通信模块。

②调幅因子解析模块解析出32bit调幅因子，包含放大因子(十六进制c000)和缩放因子(十六进制a001)。

③因子符号化模块将因子中的每一bit转换为有符号位因子，以便与有符号位信号做运算。转换规则是将原始的无符号位因子逐bit转换为2bit的有符号位因子，即bit0转换为bit00，bit1转换为bit01。放大因子(十六进制c000)转换后为16个2bit的有符号位因子，在此我们用a1,a2,…,a16表示，即a1＝a2＝…＝a14＝2’b00，a15＝a16＝2’b01；缩放因子(十六进制a001)转换后为16个2bit的有符号位因子，在此我们用b1,b2,…,b16表示，即b1＝b3＝b16＝2’b01，b2＝b4＝b5＝…＝b15＝2’b00。

④有符号位信号x进行带符号位移位运算，有符号位信号x分别向左带符号移位0位，1位，2位，…，15位，移位后的信号分别用xl0，xl1，xl2，…，xl15表示；有符号位信号x分别向右带符号移位1位，2位，…，16位，移位后的信号分别用xr1，xr2，…，xr16表示。

⑤在有符号位乘法运算模块中，移位后的32个信号分别与32个有符号位因子做带符号位乘法运算，即tl15＝a16*xl15,tl14＝a15*xl14，…，tl1＝a2*xl1，tl0＝a1*xl0；tr1＝b1*xr1，tr2＝b2*xr2，…，tr15＝b15*xr15,tr16＝b16*xr16。

⑥在有符号位加法运算模块中，将前述乘积结果求和累加，在此采用两两相加的多级求和方法，避免硬件在一个时钟周期对32个数值进行求和的时序风险。该例子输出的信号

xdo＝tl15+tl14+tr1+tr3+tr16＝a16*xl15+a15*xl14+b1*xr1+b3*xr3+b16*xr16＝2¹⁵*x+2¹⁴*x+x/2¹+x/2³+x/2¹⁶＝(2¹⁵+2¹⁴+2^-1+2^-3+2^-16)x。

⑦将上述调幅数字信号输出xdo作为dac模块输入，进行数模转换，输出调幅模拟信号输出xao。

⑧上述方法调幅范围是原信号的0～(2¹⁵+2¹⁴+…+2⁰+2^-1+2^-2+…+2^-16)倍，调幅精度是原信号的2^-16倍。采用此方法，调幅范围广，调幅精度高。以上仅是用16位放大因子，16位缩放因子举例说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非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，均包含在本发明的保护范围内。