AD9707高速高速DAC的内部寄存器配置的内部寄存器配置
本文在介绍AD9707的工作原理和典型电路的基础上，着重阐述了通过ARM和FPGA两种方式分别配置AD9707
内部寄存器的方法，同时给出了两种配置方法基本操作的具体步骤和相应代码。
引言
随着通信、工业仪器设备和便携式设备的发展，新一代高速DAC逐渐朝高性能、低功耗、芯片多功能集成和输入输出高速化
的方向发展。AD970X系列DAC针对低功耗特性进行了优化，同时仍保持出色的动态性能，适用于手持便携式仪器等需要有效
合成宽带信号的场合。AD9707 精度高达14位，其采样率为175 Msps，内部集成边沿触发式输入锁存器，1.0 V温度补偿带隙
基准电压源和自校准功能使之能提供真14位INL与DNL性能。AD9707还具有共模电位移动能力，当与其他模拟器件连接时无
需电平移动电路，从而简化了模拟电路的设计，并且减小了小型便携式设计中的印制电路板面积。
由于DAC内部集成度越来越高，外围辅助电路越来越少，通过外围引脚的设置很难把DAC所有的功能发挥出来。高速DAC内
部一般集成内部寄存器，用户可以通过修改DAC的内部寄存器，使DAC输入输出模式达到设计要求。为了减少芯片引脚数
量，内部寄存器一般是通过串行接口来配置，比较常见的接口有SPI、I2C和串行2wire等。AD9707使用的是SPI接口。
1AD9707测试
测试电路主要由Samsung公司微处理器S3C2410、Altera公司CycloneIII系列FPGA EP3C25和ADI公司的AD9707组成。
FPGA主要负责算法， ARM微处理器主要负责控制字输入和LCD显示。测试时，分别使用S3C2410的SPI接口和EP3C25模拟
SPI接口，来配置AD9707内部寄存器。测试的过程是，在FPGA中构建了一个DDS（数字直接频率合成器），通过修改控制
字来改变输出波形数据，经AD9707转换后检测输出的波形。
如图1所示，AD9707的基本外围电路由低电压异或门74VX86和运算放大器ADA4899组成。测试时可以通过跳线J1选择
AD9707的工作模式：高电平时为PIN模式；低电平时为SPI模式；出现高电平脉冲时复位内部寄存器。图中AD9707的输入时
钟选择差分时钟；输出选择单端输出，正向输出端IOUTA与ADA4899的反相输入端相连，反向输出端IOUTB接地；内部基准
电压源REFIO与ADA4899的同相输入端相连。ADA4899将AD9707单端输出的电流变化转换为电压变化。外部使用内部基准
电压源时，REFIO引脚需用一个0.1 μF电容接地。74VX86与外部SPI接口相连，主要起电压匹配整形作用。它的电压范围为
1.2～3.6 V，支持AD9707工作的1.8 V和3.3 V。
图1AD9707的基本外围电路
2SPI模式下AD9707与外部CPU的通信
在AD9707测试之前，必须按照外围电路的设计配置好AD9707的工作状态。AD9707有两种配置模式可供选择：PIN模式和
SPI模式。设备可以通过PIN模式进行简单配置，也可以通过SPI模式进行高级配置。当用户使用自校准等高级功能时，必须使
用SPI模式配置AD9707内部寄存器。
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口），主要应用在EEPROM、Flash、ADC/DAC上。SPI是一种高速的、
全双工、同步的通信总线，在芯片的引脚上只占用4根线，为PCB的布局节省了空间。正是由于这种简单易用的特性，现在绝
大多数芯片都集成SPI通信协议。
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作。这种模式通常有一个主设备和一个（或多个）从设备，需要4根线（单向传输时3
根也可以）。AD9707的SPI接口由SCLK（串行时钟）、SDIO（数据输入输出）和CSB（片选）3根信号线组成。串行时钟
SCLK用来同步数据，并从AD9707中运行内部状态机，最大频率是20 MHz。串行数据输入输出SDIO作为双向的数据总线，
用于发送或接收数据。片选信号CSB低电平时启动通信周期，它允许多个设备在同一条通信线路上使用。当CSB为高电平
时，SDIO引脚为高阻抗状态。在整个通信周期内，CSB必须保持低电平[1]。
图2是外部SPI端口与AD9707通信的时序图。
图2最高有效位先写入的SPI通信时序
整个通信周期分为指令阶段和数据传输阶段。第1阶段是指令阶段，在前8个SCLK上升沿时将8位指令字节写到AD9707中。指
令字节决定了通信中第2阶段的数据传输模式，定义第2阶段的数据传输是读或写，以及数据传输的字节数和传输数据第1个要
修改的寄存器地址。指令字节组成如下：
R/W决定指令写入后，数据传输是读取还是写入。N1和N0决定数据传输的字节数。A4～A0决定数据传输时被访问的寄存器地
址，多字节传输时用它来定义起始寄存器地址。
第2阶段是数据传输阶段，在此阶段外部SPI控制器与AD9707开始传输数据。一次传输的数据量由指令阶段来决定，可以传输
1～4个字节的数据。每个字节最后一位传输完成后，寄存器立刻改变。
当AD9707的17脚（PIN/SPI/RESET）上有一个下降沿电平变化时，SPI端口的计数器将复位到指令周期的初始状态。如果
SPI端口正处于一个指令周期或数据传输周期，寄存器中不会写入任何数据。
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