2023年电赛小练习,利用stm32f407,hal库开发实现ad9854模块输出以及扫频
时间: 2023-07-31 12:01:34 浏览: 219
2023年电赛小练习，我们利用STM32F407微控制器和HAL库来开发实现AD9854模块的输出和扫频功能。
首先，AD9854模块是一种能够生成高频信号的芯片，我们通过STM32F407来控制该模块的工作。在程序设计方面，我们使用STM32CubeMX进行初始化配置，然后在HAL库的支持下进行开发。
首先，我们需要初始化STM32的GPIO引脚，将其配置为输出模式来与AD9854模块进行通信。然后，我们使用SPI总线来与模块进行数据传输。通过SPI接口，我们可以将相应的控制命令和数据发送给AD9854，以控制其频率、相位和幅度等参数。
在实现AD9854输出的功能上，我们可以通过编写相关的函数，设置控制寄存器来实现需要的输出频率和幅度。通过编写相应的代码，我们可以实现向AD9854模块发送频率相关的数据，并通过模块的输出引脚将信号输出。
在实现AD9854的扫频功能上，我们可以通过使用定时器来生成一个基准时钟，并利用该时钟来产生扫频的触发信号。通过编写相应的代码，我们可以实现在一定的时间间隔内不断改变AD9854的输出频率，实现扫频的效果。同时，我们还需要使用外部中断来捕获AD9854扫频结束的信号，以便进行后续处理或控制。
总之，通过利用STM32F407和HAL库的支持，我们可以方便地实现AD9854模块的输出和扫频功能。这不仅为我们的电赛小练习提供了一个可靠的开发平台，还为我们的项目带来了更多的创新空间和发展潜力。
相关问题
stm32f407扫频
在STM32F407中实现扫频功能可以采用两种方案。方案一是使用直接数字频率合成（DDS）技术，方案二是采用锁相环（PLL）间接频率合成方案。
方案一中，可以使用DDS技术生成扫频信号。DDS技术通过改变相位累加器的增量来实现频率的变化，然后将生成的信号通过DAC输出。在STM32F407中，可以使用定时器和DMA来实现相位累加器的更新和DAC的输出。通过改变相位累加器的增量，可以实现频率的扫描。
方案二中，可以使用锁相环（PLL）间接频率合成方案。锁相环通过将输入信号与参考信号进行比较，并根据比较结果调整输出信号的频率，从而实现频率的合成。在STM32F407中，可以使用内部的PLL模块来实现频率的合成。通过调整PLL的参数，可以实现频率的扫描。
需要注意的是，方案一中的DDS技术可以实现较大范围的频率扫描，但精度可能相对较低。而方案二中的锁相环技术可以实现较高的频率稳定性和精度，但输出频率相对较窄。
综上所述，可以根据具体需求选择适合的方案来实现STM32F407的扫频功能。
#### 引用[.reference_title]
- *1* [stm32F407hal+AD9854dds配置+源程序](https://blog.csdn.net/lili66666aini/article/details/118943418)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insert_down1,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item]
- *2* *3* [2017全国大学生电子设计竞赛H题：远程幅频特性测试仪：主控STM32F407](https://blog.csdn.net/weixin_44830487/article/details/115790297)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insert_down1,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item]
[ .reference_list ]
AD9959HAL库
根据提供的引用内容，AD9959是一个数字频率合成器芯片。根据引用\[1\]，AD9959在产生两路正交信号时可能存在较大的相位误差，但在100Hz-100kHz的扫频应用中非常适合使用。在初始化之前最好进行复位操作。根据引用\[2\]，每次向AD9959的寄存器写入数据后，需要通过UPDATE引脚发送一个高脉冲来更新数据。根据引用\[3\]，可以使用AD9959的HAL库来获取AD值，通过配置采样通道和采样频率，启动DMA传输并获取采样数据。
综上所述，AD9959的HAL库可以用于配置和控制AD9959芯片，包括初始化、写入数据、更新数据和获取AD值等操作。
#### 引用[.reference_title]
- *1* *2* [基于STM32HAL库 AD9959调试笔记](https://blog.csdn.net/weixin_55024277/article/details/123308335)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insertT0,239^v4^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item]
- *3* [stm32F4XX之AD采样 HAL库](https://blog.csdn.net/WZJwzj123456/article/details/83713727)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insertT0,239^v4^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item]
[ .reference_list ]
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当使用ArrayList存储元素时，它的容量会自动增加以适应需要，因此无需在创建ArrayList实例时指定其大小。当ArrayList中的元素数量超过当前容量时，其内部数组会重新分配更大的空间以容纳更多的元素。这个过程是自动完成的，但它可能导致在列表变大时会有性能上的损失，因为需要创建一个新的更大的数组，并将所有旧元素复制到新数组中。
在Java代码中，使用ArrayList通常需要导入java.util.ArrayList包。例如：
```java
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Hello");
list.add("World");
// 运行效果图将显示包含"Hello"和"World"的列表
}
}
```
上述代码创建了一个名为list的ArrayList实例，并向其中添加了两个字符串元素。在运行效果图中，可以直观地看到这个列表的内容。ArrayList提供了多种方法来操作集合中的元素，比如get(int index)用于获取指定位置的元素，set(int index, E element)用于更新指定位置的元素，remove(int index)或remove(Object o)用于删除元素，size()用于获取集合中元素的个数等。
为了演示如何使用ArrayList进行字符串的存储和管理，以下是更加详细的代码示例，以及一个简单的运行效果图展示：
```java
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个存储字符串的ArrayList
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
// 向ArrayList中添加字符串元素
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Cherry");
list.add("Date");
// 使用增强for循环遍历ArrayList
System.out.println("遍历ArrayList:");
for (String fruit : list) {
System.out.println(fruit);
}
// 使用迭代器进行遍历
System.out.println("使用迭代器遍历:");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String fruit = iterator.next();
System.out.println(fruit);
}
// 更新***List中的元素
list.set(1, "Blueberry");
// 移除ArrayList中的元素
list.remove(2);
// 再次遍历ArrayList以展示更改效果
System.out.println("修改后的ArrayList:");
for (String fruit : list) {
System.out.println(fruit);
}
// 获取ArrayList的大小
System.out.println("ArrayList的大小为: " + list.size());
}
}
```
在运行上述代码后，控制台会输出以下效果图：
```
遍历ArrayList:
Apple
Banana
Cherry
Date
使用迭代器遍历:
Apple
Banana
Cherry
Date
修改后的ArrayList:
Apple
Blueberry
Date
ArrayList的大小为: 3
```
此代码段首先创建并初始化了一个包含几个水果名称的ArrayList，然后展示了如何遍历这个列表，更新和移除元素，最终再次遍历列表以展示所做的更改，并输出列表的当前大小。在这个过程中，可以看到ArrayList是如何灵活地管理字符串集合的。
此外，ArrayList的实现是基于数组的，因此它允许快速的随机访问，但对元素的插入和删除操作通常需要移动后续元素以保持数组的连续性，所以这些操作的性能开销会相对较大。如果频繁进行插入或删除操作，可以考虑使用LinkedList，它基于链表实现，更适合于这类操作。
在开发中使用ArrayList时，应当注意避免过度使用，特别是当知道集合中的元素数量将非常大时，因为这样可能会导致较高的内存消耗。针对特定的业务场景，选择合适的集合类是非常重要的，以确保程序性能和资源的最优化利用。"
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### 知识点详解
1. **拾取射线（Picking Ray）**:
- 拾取射线是3D图形学中的一个概念，它是从相机出发穿过视口（viewport）上某个特定点（通常是鼠标点击位置）的射线。
- 在游戏和虚拟现实应用中，拾取射线用于检测用户选择的对象、触发事件、进行命中测试（hit testing）等。
2. **投影矩阵（Projection Matrix）与视图矩阵（View Matrix）**:
- 投影矩阵负责将3D场景中的点映射到2D视口上，通常包括透视投影（perspective projection）和平面投影（orthographic projection）。
- 视图矩阵定义了相机在场景中的位置和方向，它将物体从世界坐标系变换到相机坐标系。
- 将投影矩阵和视图矩阵结合起来得到的invProjView矩阵用于从视口坐标转换到相机空间坐标。
3. **实现拾取射线的过程**:
- 首先需要计算相机的invProjView矩阵，这是投影矩阵和视图矩阵的逆矩阵。
- 使用鼠标点击位置的视口坐标作为输入，通过invProjView矩阵逆变换，计算出射线在世界坐标系中的起点（origin）和方向（direction）。
- 射线的起点一般为相机位置或相机前方某个位置，方向则是从相机位置指向鼠标点击位置的方向向量。
- 通过编程语言（如JavaScript）的矩阵库（例如gl-mat4）来执行这些矩阵运算。
4. **命中测试（Hit Testing）**:
- 使用拾取射线进行命中测试是一种检测射线与场景中物体相交的技术。
- 在3D游戏开发中，通过计算射线与物体表面的交点来确定用户是否选中了一个物体。
- 此过程中可能需要考虑射线与不同物体类型的交互，例如球体、平面、多边形网格等。
5. **JavaScript与矩阵操作库**:
- JavaScript是一种广泛用于网页开发的编程语言，在WebGL项目中用于处理图形渲染逻辑。
- gl-mat4是一个矩阵操作库，它提供了创建和操作4x4矩阵的函数，这些矩阵用于WebGL场景中的各种变换。
- 通过gl-mat4库，开发者可以更容易地执行矩阵运算，而无需手动编写复杂的数学公式。
6. **模块化编程**:
- camera-picking-ray看起来是一个独立的模块或库，它封装了拾取射线生成的算法，让开发者能够通过简单的函数调用来实现复杂的3D拾取逻辑。
- 模块化编程允许开发者将拾取射线功能集成到更大的项目中，同时保持代码的清晰和可维护性。
7. **文件名称列表**:
- 提供的文件名称列表是"camera-picking-ray-master"，表明这是一个包含多个文件和子目录的模块或项目，通常在GitHub等源代码托管平台上使用master分支来标识主分支。
- 开发者可以通过检查此项目源代码来更深入地理解拾取射线的实现细节，并根据需要进行修改或扩展功能。
### 结论
"camera-picking-ray"作为一个技术工具，为开发者提供了一种高效生成和使用拾取射线的方法。它通过组合和逆变换相机矩阵，允许对3D场景中的物体进行精准选择和交互。此技术在游戏开发、虚拟现实、计算机辅助设计（CAD）等领域具有重要应用价值。通过了解和应用拾取射线，开发者可以显著提升用户的交互体验和操作精度。