怎样制作一个用RIOTOUS控制的频率发生器

原理图

完整原理图

RIOTOUS开发板原理图

IoT频率发生器的工作原理：原理图

这个项目有三个主要组件：运行的微控制器RIOTOUS框架，固件本身和R2R DAC。一些PIC器件内置了数模转换器，但PIC16F516没有内置数字/模拟转换器。因此，要使用PIC16F1516产生模拟信号，我们有两种选择：使用PWM和RC电路或使用R2R梯形电路。

虽然PWM电路允许通过以下各种电压输出：调整PWM的占比，R2R由于多种原因而成为个人喜爱。首先，R2R非常简单，只由电阻组成。其次，它们会立即响应，因此可以在比PWM对应的频率更高的频率下使用。

R2R梯形图在输入电阻上使用比例加权，使得最高位产生的电压输出是其输出电压的一半。最大值，而最低位产生的输出电压等于最小可能步长。

在我们的例子中，我们使用的是8位输出，它给出了255步，因为我们的电路是在3.3V系统中，第7位将产生1.5V的电压，而第0位将产生3.3/256 = 0.0129V的电压。当所有位都打开时，所有比例输出电压加起来给出3.3V。

虽然这种方法可用于产生模拟信号，但存在严重的缺点;输出是量化的。了解这意味着什么的最好方法是查看探测输出：

由于最小步长值的大小有限，步骤会急剧增加并降低电压水平。这导致不纯的波形可能与其纯模拟对应物的行为不完全相同。

R2R阶梯产生阶梯式模拟信号，最后一步是缓冲它以改善输出阻抗。该项目使用的是LM358，但需要注意LM358，因为它不能在正轨附近工作。

如果LM358由3.3V电源供电，它可输出的最大电压为VCC - 1.5V，在我们的情况下，相当于大约1.8V。因此，一半的输出波形会被削波而无法工作，因此为了解决这个问题，LM358使用外部电源（5V效果很好）来增加其最大工作电压。

物联网频率发生器如何工作：固件

频率固件分为两个主要区域：RIOTOUS框架和频率波形生成。虽然RIOTOUS本身具有复杂的方面，但使用RIOTOUS很容易，并且处理来自控制器程序（即RIOTOUS服务器）的命令的代码也很简单。

当电路首次启动时，它配置控制器使用内部振荡器，正确配置IO端口，并确保关键变量处于已知值。然后微控制器运行RIOTOUS配置，正确配置UART模块，RIOTOUS引擎和其他所需变量。完成后，设备将尝试连接到指定的Wi-Fi网络和服务器。一旦完成这两个动作，微控制器就会运行处理波形生成的主代码批量。

波形生成代码本身相当简单，主要使用查找表来生成转换为模拟信号的数字输出。

正弦波，三角波和锯齿波形使用32字节数组，这些数组在特定时间包含各自波形的绝对值。

可以增加点数，这样可以平滑波形（使它们更纯净） ，但这是以最高频率为代价的。因此，作为最终设计师，您必须决定什么是更重要的，纯度或速度。就个人而言，速度更重要，因此我选择使用32个步骤。提高速度的一种方法可能是使用RAM阵列而不是ROM阵列（因为PIC上的表查找可能很慢）。

主程序/服务器

控制频率发生器的应用程序是用VB.net编写的，是也是频率发生器连接的RIOTOUS服务器。但是，我们可以很容易地使用MMF2制作程序并将服务器分开，但最近，VB.net被忽略了，所以我决定使用VB.net而不是MMF2。

我们的VB.net应用程序只有几个对象，包括用于选择波形输出的按钮，我们可以输入时间基准的单个文本框（0到255之间），服务器日志窗口（用于查看活动），以及启动服务器按钮。

启动服务器时，后台的RIOTOUS框架等待广告端口333上的传入连接，当设备连接时，服务器响应新端口连接，然后关闭连接。

您可以使用以下五个命令之一控制频率发生器：

“SQUARE” - 使用方波

“三角” - 使用三角波形

“SAW” - 使用锯齿波形

“SINE” - 使用正弦波形

通过仅发送一个字节设置时基（以字节为单位）

构建频率发生器

该项目可以使用大多数电路构造技术构建，包括面包板，条形板，矩阵板和PCB。对于那些刚接触电子产品的人，不建议使用焊接技术，因为您很容易犯错误。在这个项目中，为了方便起见，我使用了一个RIOTOUS DevBoard，并且可以很容易地将外部R2R梯形图直接连接到插槽中。

R2R转换板

由于KiCad出现故障，我不得不以奇怪的方式安装LM358！

这个项目可以轻松扩展，以制作更具可定制性的函数发生器，其功能包括可自定义的波形，可调增益，甚至触发。由于该项目通过互联网连接到VB.net程序，因此可以在两者之间传输大量信息，从而有效地为笔记本电脑和台式机等强大的计算设备提供IO功能。