Arduino Due 任意波形发生器：多频率、跨平台、高精度信号源

核心元件

无需额外电路即可运行，仅需 Arduino Due 一块板卡。可选添加输出保护电路，防止误接 ±30V 电压损坏主控。

项目概述

这是一个双部分项目：

1. Arduino Due 固件 - 运行在 Due 上，生成波形
2. PC 端控制器 GUI - Windows/Linux 通用，通过 USB 连接 Due，支持任意波形绘制、编辑、保存/加载、上传

Due 也可脱机运行，通过电位器、开关、LED 直接操作。GUI 自带详尽帮助文档。

核心规格

模拟波形 (DAC0 输出)

• 分辨率：12 位，最多 4096 路径点
• 频率范围：0.05 mHz (20,000 秒周期) ~ 100 kHz
• 采样率：>1kHz 时最高 1.6 MHz (DMA)；≤1kHz 时 400 kHz；Exact Mode 下任意频率 400 kHz
• 最小脉宽：0% 占空比约 350 ns；0.01% 占空比 2.5~25 μs (视频率与模式而定)

方波输出 (引脚 7)

• 频率范围：0.05 mHz ~ 42 MHz
• 同步模式 (0.05 mHz~100 kHz)：0% 占空比 48 ns；0.01% 占空比 2.5~25 μs
• 非同步模式 (PWM/中断)：1.3 kHz~42 MHz 可达 12 ns 脉宽；<163 Hz 用中断，0% 占空比 96 ns，0.01% 占空比 5 μs
• 占空比可调 0%~100%，或固定脉宽模式

高级功能

• 阶跃波特性：可在波形中插入任意数量的单采样点尖峰
• 预设波形：正弦波、三角波/锯齿波一键切换
• 双波形独立/同步：方波可与模拟波同步或完全独立
• Exact Mode：消除 DDS 固有的“频率阶跃”，实现更精准的频率设定 (输出不再是时钟频率的整除)
• 对数扫频：支持单路或双路频率扫描
• 定时器：可设定正/负极性 Arduino 输出触发
• 多种控制方式：PC 键盘/键盘面板直接输入、滑块微调、串口监视器 (115200 波特率)、硬件电位器/开关

安装与使用

PC 端 GUI (免安装绿色版)

• Windows：解压 DueAWGController-Win64.zip (64位) 或 DueAWGController-Win32.zip (32位，含嵌入式 Java 更稳) → 建立快捷方式运行 .exe
• Linux：解压 DueAWGController-LinuxXX.zip → 双击 DueAWGControllerLinux 或加入系统菜单
  需预装 OpenJDK 8：sudo apt-get install openjdk-8-jre (新版本可能不兼容)
  USB 权限：sudo usermod -a -G dialout $USER (重新登录生效)
• 附带两个 ARM 版本 (树莓派等)，未测试，欢迎反馈

Arduino 端固件

• 无需额外库，标准 Arduino IDE 即可编译上传
• 上传成功后，GUI 启动时自动识别并连接 Due (无需手动选 COM 口)，也可手动指定
• Arbitrary Waves 文件夹内附示例波形文件
• 也可用 Arduino 串口监视器 (115200) 直接控制，输入 ? 查看帮助
• 硬件控制模式：固件开头列出引脚映射 (电位器、开关、LED)

输出引脚连接

• 方波输出：引脚 7
• 模拟波输出：DAC0
• 建议将引脚 3 与 7 短接 (或串联 47~100Ω 电阻) 作为同步基准

可选输出保护电路

虽非必需，但推荐加装以保护 Due 免受误接高压损害。电路包含快恢复二极管 (D2、D3，肖特基二极管太慢)、自恢复保险丝 (F1、F2)。原理图见下图：

源代码与资源

GitHub 仓库：Bruce-Evans/ArduinoDueArbitraryWaveformGeneratorAndController

注意：请点击 "Read More" 下载完整文件，不要点 "Download as zip"(仅下载 README)。