2014年2月28日金曜日

Arduino AD9850 DDS VFO

Arduino UNO R3によるAD9850 DDS VFOである。Arduinoにトライした理由は、BASCOM AVR FREE版で限界を感じ、細かな部分を割愛していた為である。Arduinoは、BASCOMを単純に移植しても、十分なメモリーがある。
公開中のAD9850 DDS VFO Version1.1b相当の機能を盛り込んだプログラムとした。変更点は、ロータリーエンコーダを割り込み処理にした事と、SPLIT機能の周波数制限を行った位である。プログラムは単純なコード変換の為、冗長かも知れない。
UNO R3が、中華サイトで1200円位で買えるので、遊ぶのも面白い。
Arduinoには、閉じた独自の文化が有るようで、参考になれば幸いだ。   
基本的にBASCOM版と同じだが、パターン引き回し都合で、I/O割り付けを替えている。エンコーダは、割り込み処理のため他のI/O割り付けできない。
     










 

基板サイズ 54 x69。
無論、基板はスタッカブルである。












Program

割り込み処理を行っており、ライブラリーが必要。ライブラリーは、プログラムのヘッダーに書いてあるURLから
ダウンロードし、Arduino IDEのスケッチタブのライブラリ使用で設定する。

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
//  AD9850 DDS VFO Premixed type program ver.1.0
//
//    Copyright(C)2014.JA2GQP.All rights reserved.
//
//      7.000MHz to 7.200MHz Limitted.
//      (Target frequency = IF frquency + frequency)
//                                                  2014/2/28
//                                                  JA2GQP
//--------------------------------------------------------------------
//  Function
//    1.Upper Heterodyne(Target Frequency = IF Frequency + Frequency)
//    2.RIT Operation(-50kHZ to 50kHZ)
//    3.STEP(100k,10k,1k,100,10)
//    4.Memory Operation is Push RIT
//      (Frequency and Step)
//    5.Protection Operation At The Time Of Transmission
//    6.Channel Memory.Main Channel(Ch0) + 3 Channel(Ch1,Ch2,Ch3)
//    7.Split Operation(7.00MHz to 7.20MHz Limited!)
//--------------------------------------------------------------------
//  Library
//  http://www.buxtronix.net/2011/10/rotary-encoders-done-properly.html
//
//--------------------------------------------------------------------
//  Bug Fix
//    2016/7/10 Fixed erroneous display.(Fnc_Step_Disp)
//////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include <LiquidCrystal.h>
#include <rotary.h>
#include <EEPROM.h>

//----------  LCD Pin Assign  ------------------

LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8);   // RS,R/W,DB4,DB5,DB6,DB7

//----------  Define Constant Value   ----------
                                               
const byte  ENC_A = 2;                     // Encorder A
const byte  ENC_B = 3;                     // Encoeder B
const byte  SW_STEP = 4;                   // STEP Sw
const byte  SW_RIT = 5;                    // RIT Sw
const byte  SW_SPLIT = 6;                  // SPLIT Sw
const byte  SW_TX = 7;                     // TX Sw
const byte  W_CLK = 14;                    // DIO14(A0)
const byte  FQ_UD = 15;                    // DIO15(A1)
const byte  DATA = 16;                     // DIO16(A2)
const byte  SW_CH1 = 17;                   // DIO17(A3)
const byte  SW_CH2 = 18;                   // DIO18(A4)
const byte  SW_CH3 = 19;                   // DIO18(A5)

const long  IF_FRQ = 9996500L;             // IF Frequency
const long  LW_FRQ = 7000000L;             // Lower Limit
const long  HI_FRQ = 7200000L;             // Upper Limit
const long  DEF_FRQ = 7050000L;            // Init Frequency
const long  DEF_STP = 1000L;               // Init STEP
const long  LW_RIT = -50000L;              // RIT Lower Limit
const long  HI_RIT = 50000L;               // RIT Upper Limit
const long  LW_VFO = IF_FRQ + LW_FRQ;      // Vfo Lower Limit
const long  HI_VFO = IF_FRQ + HI_FRQ;      // Vfo Upper Limit
const long  DEF_VFO = IF_FRQ + DEF_FRQ;    // Vfo Default Frequency

const unsigned long  DDS_CLK = 125000000L; // AD9850 Clock
const unsigned long  TWO_E32 = 4294967295L;// 2^32
const byte  DDS_CMD = B00000000;           // AD9850 Command

//----------  EEPROM Memory Address   ----------

const byte  Frq_Eep0 = 0x00;               // Frequency Ch0
const byte  Frq_Eep1 = 0x04;               //           Ch1                                              
const byte  Frq_Eep2 = 0x08;               //           Ch2
const byte  Frq_Eep3 = 0x0c;               //           Ch3

const byte  Stp_Eep0 = 0x10;               // STEP Ch0
const byte  Stp_Eep1 = 0x14;               //      Ch1                                              
const byte  Stp_Eep2 = 0x18;               //      Ch2
const byte  Stp_Eep3 = 0x1c;               //      Ch3

//----------  Encorder Pin Assign(INT)  --------

Rotary r = Rotary(ENC_A,ENC_B);            // 2 = ENC_A,3 = ENC_B

//----------  Memory Assign  -------------------

long Vfo_Dat = 0;                         // VFO Data
long Dds_Dat = 0;                         // DDS Data
long Rit_Dat = 0;                         // RIT Data
long Rit_Datb = 0;                        // RIT Data Old
long Enc_Stp = 0;                         // STEP
long Lng_Wk1 = 0;                         // Long Work1
long Lng_Wk2 = 0;                         // Long Work2

char *Lcd_Dat = "           ";            // Lcd Display Buffer

byte Byt_Chn = 0;                         // Channel SW
byte Byt_Chnb = 0;                        // Channel SW Old
byte Flg_Rit = 0;                         // RIT Flag
byte Flg_Ritb = 0;                        // RIT Flag Old
byte Flg_Tx = 0;                          // TX Flag
byte Flg_Spl = 0;                         // SPLIT Flag

//----------  Initialization  Program  ---------------

void setup(){
  pinMode(SW_STEP,INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_RIT,INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_SPLIT,INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_TX,INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_CH1,INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_CH2,INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_CH3,INPUT_PULLUP);

  lcd.begin(16, 2);                        // LCD 16*2

  PCICR |= (1 << PCIE2);
  PCMSK2 |= (1 << PCINT18) | (1 << PCINT19);
  sei();                                    // INT Enable

  pinMode(FQ_UD,OUTPUT);
  pinMode(W_CLK,OUTPUT);
  pinMode(DATA,OUTPUT);

  Flg_Tx = 0;
  Flg_Rit = 0;
  Flg_Spl = 0;
 
  lcd.clear();
  Fnc_Chsw();                                // Channel Sw Read
  Byt_Chnb = Byt_Chn;
  Fnc_Eep_Rd();                              // EEPROM Read
}

//----------  Main program  ---------------

void loop() {
  if(Flg_Tx == 0){                          // Tx off?
    if(digitalRead(SW_STEP) == LOW){        // STEP Sw On?
      Fnc_Stp();                            //     Yes,STEP proc.
    }
    if(digitalRead(SW_RIT) == LOW){         // RIT Sw On?
      Fnc_Rit();                            //     Yes,RIT proc.
    }
    if(digitalRead(SW_SPLIT) == LOW){       // SPLIT Sw On?
      Fnc_Spl();                            //     Yes,SPLIT proc.
    }
    Fnc_Chsw();                             // Channel Sw read
   
    if(Byt_Chnb != Byt_Chn){                // Channnel SW Chenge?
      if(Byt_Chnb == 0){                    // Channnel 0?    
        Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep0);     //   Yes,Vfo_Dat Save
        Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep0);     //       Enc_Step Save
        Flg_Ritb = Flg_Rit;
        Rit_Datb = Rit_Dat;
        Flg_Rit = 0;
        Flg_Spl = 0;
        Rit_Dat = 0;
      }
     
      if(Byt_Chnb != 0){                    // Other(Ch1-Ch3) Channnel?
        Flg_Rit = 0;
        Flg_Spl = 0;
        if((Byt_Chn == 0) && (Flg_Ritb == 1)){
          Flg_Rit = 1;
          Rit_Dat = Rit_Datb;
        }
      }
       
      Byt_Chnb = Byt_Chn;
      Fnc_Eep_Rd();
    }
  }
  if(digitalRead(SW_TX) == LOW){            // Tx On?
    Flg_Tx = 1;                             //    Yes,Flg_Tx Set
  }
  else{                                    
    Flg_Tx = 0;                            //     No,Flg_Tx Reset              
  }

  if(Flg_Rit == 1){                        // RIT?
    Dds_Dat = Vfo_Dat + Rit_Dat;           //    Yes,Dds_Dat Set
  }
  else{
    Dds_Dat = Vfo_Dat;                     //    No,Dds_Dat Set
  }

  if(Flg_Tx == 1){                         // Tx?
    if(Flg_Spl == 1){                      // SPLIT?
      Dds_Dat = Vfo_Dat + Rit_Dat;         //    Yes,Dds_Dat Set
    }
      else{
        Dds_Dat = Vfo_Dat;                 //    No,Dds_Dat Set
      }
  }
  Fnc_Dds(Dds_Dat);                        // AD9850 DDS Out
  Fnc_Lcd();                               // LCD Display
  delay(100);
}

//----------  Encorder procedure(INT)  ---------------

ISR(PCINT2_vect) {
  unsigned char result = r.process();

  if(Flg_Tx == 0){
    if(result) {  
      if(result == DIR_CW){
        Lng_Wk1 = Vfo_Dat + Enc_Stp;
        Lng_Wk2 = Rit_Dat + Enc_Stp;
      }
      else{
          Lng_Wk1 = Vfo_Dat - Enc_Stp;
          Lng_Wk2 = Rit_Dat - Enc_Stp;
      }      
      if((Flg_Rit == 1) || (Flg_Spl == 1)){
        Rit_Dat = Lng_Wk2;
      }
      else{
        Vfo_Dat = Lng_Wk1;
        Rit_Dat = 0;
      }
      Vfo_Dat = constrain(Vfo_Dat,LW_VFO,HI_VFO);

      if(Flg_Spl == 1){
        Rit_Dat = constrain(Rit_Dat,(LW_VFO - Vfo_Dat),(HI_VFO - Vfo_Dat));
      }
      else{
        Rit_Dat = constrain(Rit_Dat,LW_RIT,HI_RIT);
      }
    }
  }
}

//----------  Function DDS set  ---------------

void Fnc_Dds(double frquency){
  unsigned long wrk = frquency * TWO_E32 / DDS_CLK;
 
  digitalWrite(FQ_UD,LOW);

  shiftOut(DATA,W_CLK,LSBFIRST,wrk);
  shiftOut(DATA,W_CLK,LSBFIRST,(wrk >> 8));
  shiftOut(DATA,W_CLK,LSBFIRST,(wrk >> 16));
  shiftOut(DATA,W_CLK,LSBFIRST,(wrk >> 24));
  shiftOut(DATA,W_CLK,LSBFIRST,DDS_CMD);   // AD9850 command

  digitalWrite(FQ_UD,HIGH);
}

//----------  Function Encorder STEP  ---------

void Fnc_Stp(){
  if(Enc_Stp == 10){                      // Step = 10Hz ?
    Enc_Stp = 100000;                     //   Yes,100khz set
    }
    else{
      Enc_Stp = Enc_Stp / 10;             // Step down 1 digit
      }
//  delay(250);
  Fnc_Step_Disp();
//  Fnc_Lcd();
  while(digitalRead(SW_STEP) == LOW)
    ;
  delay(250);
}

//----------  Function STEP Display  ----------

void Fnc_Step_Disp(){
  lcd.setCursor(0,1);
  switch(Enc_Stp){
    case 10:
      lcd.print("10  ");
      break;
    case 100:
      lcd.print("100 ");
      break;
    case 1000:
      lcd.print("1k  ");
      break;
    case 10000:
      lcd.print("10k ");
      break;
    case 100000:
      lcd.print("100k");
      break;
    default:
      lcd.print("1k  ");
      Enc_Stp = 1000;
      break;
  }
}

//----------  Function String Dot Edit  --------
   
char *Fnc_Dot_Edit(char *str,long n){
  int  i = 0;                           // Write the number
  char *p = str;
  unsigned long  u = abs(n);

  do{
    *p++ = "0123456789"[u % 10];
    u = u / 10;
    i++;
    if((0 != u) && (0 == (i % 3)))
      *p++ = '.';
    }
  while( 0 != u );

  if ( n < 0 )
     *p++ = '-';
   *p = '\0';
   Fnc_Revr( str );
   return str;
}

//----------  Function String Reverse  ---------

void Fnc_Revr(char *str){
  int i,n;
  char c;

  n=strlen(str);
  for(i = 0;i < n / 2;i++){
    c=str[i];
    str[i]=str[n - i - 1];
    str[n - i - 1]=c;
  }
}

//----------  Function Save EEPROM 2byte  ---------

void Fnc_Eep_Sav2(unsigned int value,int address){
  address += 1;
  for(int i = 0;i < 2;i++){
    byte toSave = value & 0xFF;
    if(EEPROM.read(address) != toSave){
      EEPROM.write(address,toSave);
      }
    value = value >> 8;
    address--;
  }
}

//----------  Function Save EEPROM 4byte  ---------

void Fnc_Eep_Sav4(long value,int address){
  address += 3;
  for(int i = 0;i < 4;i++){
    byte toSave = value & 0xFF;
    if(EEPROM.read(address) != toSave){
      EEPROM.write(address,toSave);
      }
    value = value >> 8;
    address--;
  }
}

//----------  Function Load EEPROM 2byte  ---------

unsigned int  Fnc_Eep_Lod2(int address){
  unsigned int value = EEPROM.read(address);
  value = value << 8;
  return value | EEPROM.read(address + 1);
}

//----------  Function Load EEPROM 4byte  ---------

long Fnc_Eep_Lod4(int address){
  long value = 0;
  for(int i = 0;i < 4;i++){
    value = value | EEPROM.read(address);
    if( i < 3){
      value = value << 8;
      address++;
      }
  }
  return value;
}

//----------  Function LCD Display  ---------

void Fnc_Lcd(){
  if(Flg_Tx == 1){
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("T");
  }
  else{
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print(Byt_Chn);
  }
 
  Fnc_Step_Disp();

  if(Flg_Rit == 1){
    lcd.setCursor(5,1);
    lcd.print("R:          ");
    Fnc_Dot_Edit(Lcd_Dat,Rit_Dat);
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(Lcd_Dat);
    if((Rit_Dat >= 1000) || (Rit_Dat <= -1000)){
      lcd.print("k");
    }
  }

  if(Flg_Spl == 1){
    lcd.setCursor(5,1);
    lcd.print("X:          ");
    Fnc_Dot_Edit(Lcd_Dat,Rit_Dat);
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(Lcd_Dat);
    if((Rit_Dat >= 1000) || (Rit_Dat <= -1000)){
      lcd.print("k");
    }
  }

  if((Flg_Rit == 0) && (Flg_Spl == 0)){
    Fnc_Dot_Edit(Lcd_Dat,Vfo_Dat - IF_FRQ);
    lcd.setCursor(1,0);
    lcd.print(":              ");
    lcd.setCursor(3,0);
    lcd.print(Lcd_Dat);
    lcd.print("MHz");

    lcd.setCursor(5,1);
    lcd.print("     JA2GQP");
  }
}
 

//----------  Function Rit  ---------

void Fnc_Rit(){
  if(Flg_Rit == 0){
    Rit_Dat = 0;
    Flg_Rit = 1;
    Flg_Spl = 0;
    switch(Byt_Chn){
      case 1:
        Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep1);
        Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep1);
        break;
      case 2:
        Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep2);
        Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep2);
        break;
      case 3:
        Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep3);
        Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep3);
        break;
      default:
        Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep0);
        Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep0);
        break;
    }
  }
  else{
    Flg_Rit = 0;
  }
  while(digitalRead(SW_RIT) == LOW)
    ;
  delay(250);
}
 
//----------  Function Channel SW Check  ---------

void Fnc_Chsw(){
  if(digitalRead(SW_CH1) == LOW){
    Byt_Chn = 1;
  }
  else if(digitalRead(SW_CH2) == LOW){
    Byt_Chn = 2;
  }
  else if(digitalRead(SW_CH3) == LOW){
    Byt_Chn = 3;
  }
  else{
    Byt_Chn = 0;
  }
}

//----------  Function EEPROM Read  ---------

void Fnc_Eep_Rd(){
  if(Fnc_Eep_Lod4(Frq_Eep0) <= LW_VFO){
    Vfo_Dat = DEF_VFO;
    Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep0);
    Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep1);
    Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep2);
    Fnc_Eep_Sav4(Vfo_Dat,Frq_Eep3);
  }
  else{
    switch(Byt_Chn){
      case 1:
        Vfo_Dat = Fnc_Eep_Lod4(Frq_Eep1);
        break;
      case 2:
        Vfo_Dat = Fnc_Eep_Lod4(Frq_Eep2);
        break;
      case 3:
        Vfo_Dat = Fnc_Eep_Lod4(Frq_Eep3);
        break;
      default:
        Vfo_Dat = Fnc_Eep_Lod4(Frq_Eep0);
        break;
    }
  }
  if(Vfo_Dat <= 0){
    Vfo_Dat = DEF_VFO;
  }
  if(Fnc_Eep_Lod4(Stp_Eep0) <= 0){
    Enc_Stp = DEF_STP;
    Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep0);
    Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep1);
    Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep2);
    Fnc_Eep_Sav4(Enc_Stp,Stp_Eep3);
  }
  else{
    switch(Byt_Chn){
      case 1:
        Enc_Stp = Fnc_Eep_Lod4(Stp_Eep1);
        break;
      case 2:
        Enc_Stp = Fnc_Eep_Lod4(Stp_Eep2);
        break;
      case 3:
        Enc_Stp = Fnc_Eep_Lod4(Stp_Eep3);
        break;
      default:
        Enc_Stp = Fnc_Eep_Lod4(Stp_Eep0);
        break;
    }
  }
  if(Enc_Stp <= 0){
    Enc_Stp = DEF_STP;
  }
}

//----------  Function Split  ---------

void Fnc_Spl(){
  if(Flg_Spl == 0){
    Flg_Spl = 1;
    Flg_Rit = 0;
    Rit_Dat = 0;
  }
  else{
    Flg_Spl = 0;
  }
  while(digitalRead(SW_SPLIT) == LOW)
    ;
  delay(250);
}

4 件のコメント:

kita さんのコメント...

ArduinoでDDSをコントロールしている例は初めて見ました。
Arduinoを紹介するページといえば、LEDピカピカしか見かけないもので・・・。
Arduinoはその程度しかできないのかと誤解していました。
それにしても、新たなプログラムに果敢に取り組まれる姿勢はすばらしいと思います。

この基板は、Arduino UNO R3に乗せて使うのだと思いますが、単独で作るなら、
回路図のArduino UNO R3のところをAVRに置き換えればいいんですよね。

JA2GQP さんのコメント...

北川さん
このプログラムは、BASCOM版 AD9850 Ver1.1b相当の物で、殆ど同じです。ArduinoのVFO製作例は少ないですが、あります。ご指摘の様に、Aruduinoの所をAVRに置き換えれば動くはずです。また、AVRチップで動いていたもは、Arduinoでも動かせる筈です。
Aruduino UNO R3が中華で、1200円位で買える為、プログラム書込み器など持ってない方には、特にお薦めです。
1月にAruduino UNO R3を中華から入手してからの作業ですが、時間がかかり過ぎの感じです。メモリーが十分あるので、結構使えると思います。

Unknown さんのコメント...

水野OM
同姓の水野と申します。お初です。http://blogs.yahoo.co.jp/mizu_ybb/10518842.htmlでDDS-VFOの製作を目論んでおります。大昔作った11.2735MHz クリスタルフィルタを使った熊本シティースタンダード+CB向けPLL改造VFOですが、このVFOは10KHz内をバリキャップでカバーしておりQRHがひどくDDS化しようと思っております。
当局はPICのアセンブラしか出来ませんが、いろいろ教えていただければ幸いです。

JA2GQP さんのコメント...

JA2LDRさん
blog拝見させて頂きました。プログラム書き方から察すると私と同じ様な道を歩まれたかと・・・。コンパイラを使った方が生産性が上がるので、良いかと思います。出来る範囲で協力します。