ＴＫ８０／ＢＳの

シンセシステムを復活／拡張したい〜

その２６

ＡＲＴＹにＳＰＩ−ＤＡＣを接続してみる
２０１８年
８月２５日
ＡＲＴＹボードの下に拡張ボードが接続できるように、ピンヘッダをハンダ付けします。下にボードを付けた方がケースの取り付けが簡単になります。コネクタはアルドウィーノ互換なので、ハーフピッチの部分がありますが、うまく位置をコネクタの位置を調整すると、ピンを曲げなくてもハンダ付けできます。


下ボードにはコネクタと四隅に取り付け用の固定穴を開けます。ユニバーサルボードは端材なので中央に穴が開いています（笑）。


ガレージとアパートのＰＣを入れ替えたので、現在のガレージのＰＣのＶｉｖａｄｏのバージョンが１つ低い２０１８．１になっています。


ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅの入っていない素のＤＤＳの論理にＤＡＣ用のＭＭＣＭ（ＰＬＬ）を実装します。周波数は実装するデジタルフィルタのサンプリング周波数の４８ＫＨｚの３２０倍の１５．３６ＭＨｚにします。ＶｉｖａｄｏのＩＰからＣｌｏｃｋｉｎｇＷｉｚａｒｄを選びます。


クロックを１５．３６ＭＨｚに設定すると、１５．３５７ＭＨｚになり、各分周器の分周値が自動的に計算され、ＰＬＬ用の逓倍用の分周が１０．７５で、ＶＣＯの出力分周が７０です。Ｆｏｕｔ＝１００＊１０．７５／７０＝１５．３５７１４ＭＨｚです。このときのＶＣＯの出力周波数は１．０７５ＧＨｚになります。ブロックダイアグラムの無い素の論理にＩＰを組み込む方法はここを参考にしました。これＫＥＫ（高エネルギー加速器研究機構）の関連ページみたいです。１〜１０まで細かく手順が書いてあるので非常に助かります。


上記の１５．３６ＭＨｚから生成するＤＡＣ用のタイミングを確認します。現在接続されているＤＡＣボードとは別のＰｍｏｄコネクタにアサインし、アナログディスカバリで確認します。


上から、内部信号のＬＯＡＤ（内部３２０ビットのシフトレジスタのロード信号）、ＤＡＣに接続するＳＹＮＣとＣＬＫです。ＤＡＣのレジスタは３２ビットですが、ＳＹＮＣ信号がＨＩＧＨの休止時間を前後それぞれ４ビットとって、１ｃｈあたり４０ビットとします。４０＊８＝３２０ビットで一巡します。


アナログディスカバリにはカウント値でのトリガをかける機能があり、これを使って３２０カウントが正しく動作しているか確認できます。ＳＹＮＣの立ち上がりでリセットして、ＣＬＫの立下りでカウントします。下はカウント１の時です。


トリガカウントを３２０に設定して、カウント１の時の１つ手前に来ていることを確認しました。０〜３１９でカウントしてます。正しいです。ＬＯＡＤ信号は３２０カウンタが最後の３１９の時に１クロックだけ発生します。


全体の波形です。ＬＯＡＤ信号の間隔を測定します。周波数は４８ＫＨｚになっています。ＳＹＮＣが８回出て３２０ビットで一巡しています。正しく動作しているようです。


８月２６日
タイミングは良さそうなので、下位のモジュールに４０ビットのＤＡＣのデータ用のシフトレジスタを実装します。動作はＬＯＡＤでデータをレジスタに書き込み、その他の時はシフトするだけです。


上位のモジュールで下位の４０ビットシフトレジスタを８個直列に接続します。１〜８ｃｈの順で接続し、最後の８ｃｈの出力をＤＡＣのＤｉｎに接続します。内部の４８ＫＨｚのＬＯＡＤ信号でロードされた前段（ＤＣＯやデジタルラダーフィルタを想定、最終的にはＤＣＡ）のパラレル１６ビットの波形データを８個直列にシリアルに変換してＤＡＣに送ります。


３２０ビットのシフトレジスタのブロック図は以下のようになっています。ＳＣＬＫは１５．３６ＭＨｚのクロックです。定数部は前後のＳＹＮＣ休止期間、コマンドやアドレスを含み合計で２４ビットです。


Ｐｍｏｄを繋ぎ変えてＤＡＣボードに接続します。データはダミーで８ｃｈは０ｘ８０００、１ｃｈは０ｘ１０００です。正常であれば８ｃｈのＬＥＤは点灯するはずです。テスタで測っても０Ｖでした。


ＤＡＣに送っているデータを確認してみます。先頭の８ｃｈです。コマンドは０００１、アドレスは０１１１、データの先頭は１０００です。


続いて、最後の１ｃｈです。コマンドは０００１、アドレスは００００、データの先頭は０００１で合っています。アナログディスカバリは非常に便利なのですが、サンプリング周波数が１００ＭＨｚなので、ここで測定している１５ＭＨｚくらいがきれいに測定できる上限周波数です。波形が台形になってくるのは良くできてます（笑）。


データシートを確認すると、コマンドは０００１（レジスタライト）ではなく、００１１（アップデート）でした。コマンドを００１１に修正しました。クロックをアナログディスカバリでもきっちり取れる５ＭＨｚに変更してみました。各出力は０Ｖのままで正常動作していません。次回、再度動作確認します。


８月２７日
ＤＡＣボードは元々ＭＳＰ４３０ＬＰ用なのでサンプルプログラムがあります。アルドウィーノ互換の環境用ですが、ダウンロードして、コードを確認しました。データをクリアする前に幾つかコマンドをＤＡＣに送っています。０ｘ０８０００００１はデータシートで確認すると内部リファレンスをイネーブルにするコマンドでした。データシートを読むと、デフォルトで内部リファレンスがディゼーブルになってました。出力が出ない原因が分かりました。論理で初期化コマンドを送るのは面倒なので、外部リファレンス端子にリファレンス電圧を供給するのが早そうです。


８月２９日
アパートに一式を持って来ていたので、アナログディスカバリの電源機能で２．５Ｖを生成し、外部リファレンスに接続して確認したところ、出力レベルに応じてＬＥＤの点灯を確認しました。８ｃｈ〜１ｃｈに０ｘ８０００〜０ｘ１０００を出力ているので、８〜３ｃｈは点灯、１と２ｃｈが消灯です。







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