高速数模转换器AD9779/AD9788的应用

卫晓娟，李军红

(凯迈(洛阳)电子有限公司，河南 洛阳471000)

AD9779是ADI公司的一款产品，是双通道、宽动态范围数模转换器(DAC)，提供 1 GS/s采样速率，允许高至奈奎斯特频率的多载波生成[1]。AD9788提供800 MS/s的采样速率，其性能和应用方式与AD9779非常相似[2]。AD9779和AD9788虽然不是一个系列，但芯片管脚是兼容的，在硬件电路的设计上并没有区别，两者均使用标准的SPI接口来驱动，因此软件实现上也可以采用统一的驱动方式。但在寄存器的配置上，两者存在差异，这在后面会具体介绍。为了描述方便，如不特殊说明，下文中使用AD97××来统一表示 AD9779和 AD9788。

1 AD97××的 SPI规范

AD97××采用标准的4线SPI接口进行通信，当然也可以配置成3线SPI接口。

一个寄存器的读写周期（或叫传输周期）包括两部分：指令部分和数据部分。指令部分是一个8 bit的字节，对应于8个时钟的上升沿，用来控制读写以及随后需要读写的数据字节数。D7为读/写标志位（其中读为高，写为低），D6和D5是用来配置指令字节后面需要传输的数据的字节数，通常配置如表 1所示（N1和N0对应指令字节中的 D6和 D5），D4～D0是 AD97××寄存器的地址。

需要特别说明的是，对于AD9788，指令字节的D6和D5两个位被屏蔽了，因此这两位不需要配置，指令字节后面需要传输的数据的字节数是由寄存器本身来决定的。例如对于一个32 bit的寄存器，指令字节后面需要传输4 B的数据。

表1 指令字节后面传输的数据的字节数

2 AD97××的驱动方式

AD97××主要通过SPI驱动，实现寄存器的读写和功能的配置。

将AD97××的代码分为两部分设计，一部分是底层的SPI接口驱动，完成SPI接口的初始化、读写以及设备封装等功能；另一部分是AD97××本身的驱动，主要通过SPI封装的读写接口实现对 AD97××芯片的控制。

3 AD97××的配置说明

3.1 寄存器长度不固定的问题

AD9779的寄存器长度是固定的8 bit，但AD9788的寄存器长度是不固定的，有 8 bit、16 bit、32 bit，还 有 24 bit。datasheet中规定一个寄存器的读写传输周期由寄存器本身决定，包括一个指令字节和实际传输的数据字节数，例如，0x00寄存器传输周期为 2 B，0x01寄存器传输周期为3 B。因此对于AD9788，不能用统一的读写传输周期，例如 5 B（8 bit指令+32 bit数据），而是需要对不同长度的寄存器分开处理，这就意味着需要模拟四种不同的SPI时序。

3.2 个别寄存器回读时应注意

在写寄存器操作时，一般需要回读一下来判断写的值是否正确。回读时要注意以下两种情况，否则会判断错误：

(1)有的寄存器个别位是只读的，与写进去的值没有关系，回读时最好屏蔽掉相关位。例如AD9788的0x04寄存器的高三位（23 bit～21 bit）为只读；AD9779也有类似的寄存器，例如 0x00寄存器低三位（2 bit～0 bit）也是只读；

(2)寄存器在配置完后就发生了变化，这种寄存器一般是指示寄存器，例如AD9788的0x09寄存器，有一个锁定指示位，配置完后，若PLL锁定，这一位会改变，读出的值和写的值就会不一样。

3.3 AD97×× PLL的配置

PLL的配置是 AD97××配置中的一个重点，AD9779与AD9788的PLL结构是相同的，不同的是AD9788比AD9779多了一个NCO，用于频点搬移。本节以AD9788为例讲述PLL相关寄存器的配置。

在AD9788的数据手册中，共有15个配置寄存器，其中与PLL相关的寄存器主要有 0x01、0x04两个寄存器。不过由于要进行频点搬移，所以还要对0x0a寄存器按照系统需要进行配置。这样一来，只需关注0x01、0x04和0x0a这三个配置寄存器就可以了。

3.3.1 DCTL寄存器

DCTL寄存器(DIGITAL CONTROL REGISTER)参数为 ： 地 址 ：0x01h；宽 度 ：2 B；默 认 值 ：0x3100；定 义 值 ：0x31c0。在此寄存器中，主要关注bit[7:6]的设置，如果系统要求DAC实现 8倍内插，就要配置 bit[7:6]=11，其他位按默认值即可。

3.3.2 PLLCTL寄存器

PLLCTL寄存器(PLL CONTROL REGISTER)参数为：地 址 ：0x04h； 宽 度 ：3 B； 默 认 值 ：0x3837cf； 定 义 值 ：0x2fb387。

在对PLL的CTL寄存器进行设置时，主要关心bit[15：11]和 bit[7：2]值的设置，bit[15]默认是 PLL 无效，所以要配置 bit[15]=1；bit[14：13]和 bit[12：11]要根据具体系统需求配置，本例中配置为 bit[14：13]=01，bit[12：11]=10，bit[7：2]的值通过式(1)计算并查表 2后决定。

经过查表2可知，bit[7:2]可以取100001或者100000，为了使1 474.56 MHz尽量接近于PLL Lock选择范围的中间位置，所以选用bit[7:2]=100001。对于其他位，按器件手册上推荐的最佳值选取即可，这里要注意bit[23:21]的只读属性。

表2 AD9788 PLL部分基带选择表

3.3.3 FTW寄存器

FTW寄存器(FREQUENCY TUNING WORD REGISTER)参数为：地址：0x0ah；宽度：4 B；默认值：0x00000000；定义值：0x3078E38E。

载波信号的频率由FTW寄存器（0x0a）来配置，计算方法如下：

其中，fCENTER为NCO搬移到的中心频率(例如139.6 MHz)，fDACCLK为DAC的采样时钟，FTW为FTW寄存器的值。fDACCLK的计算公式如下：

通过以上的原理和公式，就可求出特定中心频率下的FTW寄存器的值。例如fCENTER=139.6 MHz，fREFCLK=92.16 MHz，N1=2，N2=8 时 ， 则 fDACCLK=92.16 MHz×8=737.28 MHz。

由式(5)即可求出FTW寄存器的值，如下：

驱动工作完成以后，可以通过一些简单的测试方法来验证AD97××芯片是否正常工作。 当确认芯片和驱动程序能够正常工作后，驱动程序就可以投入使用了。

[1]Analog Devices Inc.AD9776/AD9778/AD9779 datasheet[S].2007.

[2]Analog Devices Inc.AD9785/AD9787/AD9788 datasheet[S].2007.