原理圖

完整原理圖

RIOTOUS開發(fā)板原理圖

IoT頻率發(fā)生器的工作原理：原理圖

這個項目有三個主要組件：運行的微控制器RIOTOUS框架，固件本身和R2R DAC。一些PIC器件內(nèi)置了數(shù)模轉(zhuǎn)換器，但PIC16F516沒有內(nèi)置數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。因此，要使用PIC16F1516產(chǎn)生模擬信號，我們有兩種選擇：使用PWM和RC電路或使用R2R梯形電路。

雖然PWM電路允許通過以下各種電壓輸出：調(diào)整PWM的占比，R2R由于多種原因而成為個人喜愛。首先，R2R非常簡單，只由電阻組成。其次，它們會立即響應(yīng)，因此可以在比PWM對應(yīng)的頻率更高的頻率下使用。

R2R梯形圖在輸入電阻上使用比例加權(quán)，使得最高位產(chǎn)生的電壓輸出是其輸出電壓的一半。最大值，而最低位產(chǎn)生的輸出電壓等于最小可能步長。

在我們的例子中，我們使用的是8位輸出，它給出了255步，因為我們的電路是在3.3V系統(tǒng)中，第7位將產(chǎn)生1.5V的電壓，而第0位將產(chǎn)生3.3/256 = 0.0129V的電壓。當(dāng)所有位都打開時，所有比例輸出電壓加起來給出3.3V。

雖然這種方法可用于產(chǎn)生模擬信號，但存在嚴(yán)重的缺點;輸出是量化的。了解這意味著什么的最好方法是查看探測輸出：

由于最小步長值的大小有限，步驟會急劇增加并降低電壓水平。這導(dǎo)致不純的波形可能與其純模擬對應(yīng)物的行為不完全相同。

R2R階梯產(chǎn)生階梯式模擬信號，最后一步是緩沖它以改善輸出阻抗。該項目使用的是LM358，但需要注意LM358，因為它不能在正軌附近工作。

如果LM358由3.3V電源供電，它可輸出的最大電壓為VCC - 1.5V，在我們的情況下，相當(dāng)于大約1.8V。因此，一半的輸出波形會被削波而無法工作，因此為了解決這個問題，LM358使用外部電源（5V效果很好）來增加其最大工作電壓。

物聯(lián)網(wǎng)頻率發(fā)生器如何工作：固件

頻率固件分為兩個主要區(qū)域：RIOTOUS框架和頻率波形生成。雖然RIOTOUS本身具有復(fù)雜的方面，但使用RIOTOUS很容易，并且處理來自控制器程序（即RIOTOUS服務(wù)器）的命令的代碼也很簡單。

當(dāng)電路首次啟動時，它配置控制器使用內(nèi)部振蕩器，正確配置IO端口，并確保關(guān)鍵變量處于已知值。然后微控制器運行RIOTOUS配置，正確配置UART模塊，RIOTOUS引擎和其他所需變量。完成后，設(shè)備將嘗試連接到指定的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器。一旦完成這兩個動作，微控制器就會運行處理波形生成的主代碼批量。

波形生成代碼本身相當(dāng)簡單，主要使用查找表來生成轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)字輸出。

正弦波，三角波和鋸齒波形使用32字節(jié)數(shù)組，這些數(shù)組在特定時間包含各自波形的絕對值。

可以增加點數(shù)，這樣可以平滑波形（使它們更純凈） ，但這是以最高頻率為代價的。因此，作為最終設(shè)計師，您必須決定什么是更重要的，純度或速度。就個人而言，速度更重要，因此我選擇使用32個步驟。提高速度的一種方法可能是使用RAM陣列而不是ROM陣列（因為PIC上的表查找可能很慢）。

主程序/服務(wù)器

控制頻率發(fā)生器的應(yīng)用程序是用VB.net編寫的，是也是頻率發(fā)生器連接的RIOTOUS服務(wù)器。但是，我們可以很容易地使用MMF2制作程序并將服務(wù)器分開，但最近，VB.net被忽略了，所以我決定使用VB.net而不是MMF2。

我們的VB.net應(yīng)用程序只有幾個對象，包括用于選擇波形輸出的按鈕，我們可以輸入時間基準(zhǔn)的單個文本框（0到255之間），服務(wù)器日志窗口（用于查看活動），以及啟動服務(wù)器按鈕。

啟動服務(wù)器時，后臺的RIOTOUS框架等待廣告端口333上的傳入連接，當(dāng)設(shè)備連接時，服務(wù)器響應(yīng)新端口連接，然后關(guān)閉連接。

您可以使用以下五個命令之一控制頻率發(fā)生器：

“SQUARE” - 使用方波

“三角” - 使用三角波形

“SAW” - 使用鋸齒波形

“SINE” - 使用正弦波形

通過僅發(fā)送一個字節(jié)設(shè)置時基（以字節(jié)為單位）

構(gòu)建頻率發(fā)生器

該項目可以使用大多數(shù)電路構(gòu)造技術(shù)構(gòu)建，包括面包板，條形板，矩陣板和PCB。對于那些剛接觸電子產(chǎn)品的人，不建議使用焊接技術(shù)，因為您很容易犯錯誤。在這個項目中，為了方便起見，我使用了一個RIOTOUS DevBoard，并且可以很容易地將外部R2R梯形圖直接連接到插槽中。

R2R轉(zhuǎn)換板

由于KiCad出現(xiàn)故障，我不得不以奇怪的方式安裝LM358！

這個項目可以輕松擴展，以制作更具可定制性的函數(shù)發(fā)生器，其功能包括可自定義的波形，可調(diào)增益，甚至觸發(fā)。由于該項目通過互聯(lián)網(wǎng)連接到VB.net程序，因此可以在兩者之間傳輸大量信息，從而有效地為筆記本電腦和臺式機等強大的計算設(shè)備提供IO功能。