聴覚実験用にトーンバーストを出力する機器が必要になり、予算がなかったため急遽開発したものであるが、その後、
L6470(ステッピングモーターコントローラ)の制御やSDカードの再生機能も追加した。DACには、比較的入手容易なMicrochipのSPI DAC (MCP4922)を
使用し、後段には多段のLCフィルタをアンチエイリアシングフィルタとして配置し、出力を可変できるようにPGA2311も載せた。
アナログ電源はDCDCコンバータを使用して、USBのみの給電で基本まかなえるようにした。
概要
- Arduino
- 水晶発振子は20MHzに変更。詳細はoptiboot@20MHzを参照。
- DAC
- Microchip MCP4922
- PGA
- TI PGA2311
- コマンド
- シリアルポートからコマンドを入力。コマンドプロセッサでは、13文字までしか受け付けないようにしてある。
それ以上入力すると始めから入力し直しになる。TeraTerm等を使うと良い。ProcessingでのGUIも製作した。
- Sampling Rate
- 100kHzまたは125kHz。
- SDカード再生
- モノラル、最高でFs=20kHz。事前に再生速度に合わせたレートでの16bit Little Endianのバイナリに変換しておく必要がある。
- トリガ
- 入力端子はダイオードによる簡易保護のみで直結のためノイズや過電圧には注意が必要。
Download
KiCadで製作した基板、Arduinoプログラム本体、ProcessingによるGUIがある。FatFsは、ソフトウエアモードでのSPIピン指定のため、
オリジナルのバージョンでは動作せず、置き換える必要があるので注意。
GUI
ABR、VsEP用のGUIがある。SELECT COM PORTでポートを選び、リレーが鳴ることでGUIと接続されたことが確認出来るようにしてある。
古いマシンでWindowsXPを使う場合は、SP3でJava 7を入れた状態でprocessing-2.1.1でしか動作しないので注意する。
バージョン
SD カード再生機能やモータドライバコントローラを持つファームウエア(WDOSC 60p1 以降)と、
ABR 波形生成機能のみの初期ファームウエア(WDOSC 22p1)がある。DAC のトリガはいずれもハードウエア機能によるが、
試作機と基板で端子が異なるため、ファームウエアのバージョンにより、ショートするピンの位置が異なる。
試作機に関しては、プログラマブルアッテネータ（PGA2311）の SPI端子及び L/R が異なるため、
別のバージョン (WDOSC 23p0LB) を用意した。半固定抵抗で、LPF 以降のゲインは4Vpp(± 10%;4kHz) になるように調整すると良い。
ArduFgx@SF.NET
最新バージョンのアーカイブはしていないので、gitからどうぞ。
使用例
発振モードでは、大きく分けて連続出力(発振)モードと、内部トリガ間欠出力モード、外部トリガ間欠出力モードがある。
始めの状態では、連続出力モードで、stで開始、tpで停止である。トリガモードでも、stで開始させないとトリガされない。
コマンドパラメータは=数字で先に引数を入力してからコマンドを入れる。
リセット
$ reset
. reset
<< Programmable Triggered Function Generator >>
Version: 60p1 Build: Aug 12 2017, 20:26:45
setup(): Initializing...
$
60dBアッテネータのスイッチのon/off
<< Programmable Triggered Function Generator >>
Version: 60p1 Build: Aug 12 2017, 20:26:45
setup(): Initializing...
$ mo
. mo
*** -60dB att -> ON. ***
$ mf
. mf
*** -60dB att -> OFF. ***
$
連続出力モード 4kHz
<< Programmable Triggered Function Generator >>
Version: 60p1 Build: Aug 12 2017, 20:26:45
setup(): Initializing...
$ status
. status
[ Current Status ]
Trigger Mode : Continuous
Wave Type : Sine Wave
Polarity : Single Mode
Time Period : 10us
Sampling Rate : 100kHz
Tone Frequency : 1kHz
Flat duration : 10ms
Internal Trigger : 100ms
PGA Gain [dB] : 0, 0
$ =4
. =4
Parameter = 4
$ freq
. freq
Frequency = 4kHz (@Fs=100kHz), Updating table ... [Flat][Rise][Fall] done.
Sampling Rate : 100kHz
Tone Frequency : 4kHz
$ status
. status
[ Current Status ]
Trigger Mode : Continuous
Wave Type : Sine Wave
Polarity : Single Mode
Time Period : 10us
Sampling Rate : 100kHz
Tone Frequency : 4kHz
Flat duration : 10ms
Internal Trigger : 100ms
PGA Gain [dB] : 0, 0
$ st
. st
Trigger : Started.
$
外部トリガ間欠出力モード 8kHz rise/fall 1ms flat 3ms
聴覚実験、ABRのために出力毎に位相を反転させるモード。Fs=100kHz。usでサンプリングレートを指定するが、Hzでなくてサンプル毎の間隔[us]*2で指定。
サンプリングレートは他のパラメータより先に指定しないと、テーブルの波形が更新されないので注意。
alt
trigext
=20
us
=8
freq
=3
fl
start
外部トリガ間欠出力モード トリガ毎反転 31.25kHz rise/fall 1ms flat 2.4ms
Fs=125kHz。
alt
trigext
=16
us
=25
freq
=3
fl
start
内部トリガ間欠出力モード
内部トリガはms単位で指定。
<< Programmable Triggered Function Generator >>
Version: 60p1 Build: Aug 12 2017, 20:26:45
setup(): Initializing...
$ =1000
. =1000
Parameter = 1000
$ trig
. trig
Internal Trigger = 1000ms
$ tint
. tint
*** Trigger Mode -> Internal. ***
$ ss
. ss
[ Current Status ]
Trigger Mode : Internal Trigger
Wave Type : Sine Wave
Polarity : Single Mode
Time Period : 10us
Sampling Rate : 100kHz
Tone Frequency : 1kHz
Flat duration : 10ms
Internal Trigger : 1000ms
PGA Gain [dB] : 0, 0
$ st
. st
Trigger : Started.
$
PGA2311のゲイン変更
<< Programmable Triggered Function Generator >>
Version: 60p1 Build: Aug 12 2017, 20:26:45
setup(): Initializing...
$ ss
. ss
[ Current Status ]
Trigger Mode : Continuous
Wave Type : Sine Wave
Polarity : Single Mode
Time Period : 10us
Sampling Rate : 100kHz
Tone Frequency : 1kHz
Flat duration : 10ms
Internal Trigger : 100ms
PGA Gain [dB] : 0, 0
$ =-10
. =-10
Parameter = -10
$ g1
. g1
PGA Raw Value : 172, 192
PGA Gain [dB] : -10, 0
$ g2
. g2
PGA Raw Value : 172, 172
PGA Gain [dB] : -10, -10
$ ss
. ss
[ Current Status ]
Trigger Mode : Continuous
Wave Type : Sine Wave
Polarity : Single Mode
Time Period : 10us
Sampling Rate : 100kHz
Tone Frequency : 1kHz
Flat duration : 10ms
Internal Trigger : 100ms
PGA Gain [dB] : -10, -10
$
