基于 DAC 定制 PCB 的高精度波形发生器

本指南演示固件与硬件设计，利用 C8051F360 单片机和 Analog Devices TxDAC 实现快速、精确的任意波形生成。

项目概述

开发板核心为 C8051F360 MCU 和 TxDAC DAC。两芯片通过并行总线通信，可将 DAC 更新率推至 MCU 100MHz 核心时钟极限。

前序文章已详述原理图、选型和 PCB 布局。本文聚焦固件框架：将数据从内存搬运至 DAC，确保稳定、高精度的接口。

板载 MEMS 振荡器，稳定度 ±50 ppm。固件通过可编程计数器阵列 (PCA) 为 DAC 生成 500kHz 参考时钟。

配置通过 Silicon Labs Config2 实用程序完成，因 C8051F360 不受 Simplicity Studio 内置工具支持。

关键 PCA 设置：

/* PCA 启用；时基设为系统时钟 (10MHz) */
PCA0MD = 0x01; // 启用 PCA
PCA0CPM0 = 0x40; // 定时器模式，边沿触发
PCA0CPH0 = 0x00; // 比较值高字节
PCA0CPL0 = 0x01; // 比较值低字节 (500kHz)

用 Tektronix MDO3104 示波器实测确认 500kHz 方波，占空比 50%。频率标准差 13.54Hz (0.0027%)，占空比标准差 2.117×10⁻³ (0.0042%)。直方图分析显示抖动可忽略。

为使 DAC 更新与时钟对齐，500kHz 方波下降沿触发 /INT0。DAC 在上升沿锁存数据，因此在下降沿更新保证数据稳定。

外部中断 0 配置在 P0.7 引脚，下降沿触发，最高优先级。

所有数据传输发生在 /INT0 ISR 中。极简例程保留处理器带宽给其他任务：

SI_INTERRUPT(INT0_ISR, INT0_IRQn) {
    DAC_WORD--;
}

此处 DAC_WORD 是端口 P2 的 #define 别名。单条递减指令产生线性斜坡，从 0 绕回 255，生成锯齿波。DAC 的反相输出放大器反转电压，模拟斜坡呈现上升趋势。

运行固件产生干净斜坡波形。示波器显示稳定 1kHz 斜坡，峰峰值 5V，确认时序与数据处理正确。

更高采样率 (高达 10MHz) 进一步测试证明板卡能生成多 MHz 波形，同时 MCU 处理其他任务。

原理图、选型、PCB 布局深度解析见本系列配套文章。

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制造工艺