ESP32 波形发生器

📦 产品概述

ESP32 多功能波形发生器是一款基于 ESP32 开发板实现的 DDS 信号发生器。 支持通过 WiFi 网页 或 串口命令 两种方式进行控制， 可输出正弦波、三角波、方波、锯齿波四种波形，并支持频率、幅度以及方波占空比的实时调节。

主要特性

🔌 硬件说明

引脚连接

硬件连接图

🚀 首次使用

1. 上传程序（默认已烧录）
   打开 Arduino IDE → Tools → Board → ESP32 Dev Module → Tools → Port → 你的 COM 口 → 点击上传按钮。
2. WiFi 配置 —— 上传完成后打开串口监视器（115200 波特率），将看到：
   === ESP32 Waveform Generator === Serial commands: reset, restart, status, help ✓ Timer: 100kHz --- WiFi Initialization --- No saved config found ========================================== WiFi Configuration Mode ========================================== Enter SSID:
   依次输入 WiFi 信息（不同 IDE 输入方式或有不同，Arduino IDE 是输入完直接回车）：
   Enter SSID: ChinaNet-home ← 输入你的 WiFi 名称 Enter Password: 12345678 ← 输入密码 ✓ Config saved to EEPROM ← 自动保存
   即使输错也没关系，连接不上会再次提示输入。
   Connecting to ChinaNet-home......... ✓ WiFi connected! IP: 192.168.1.100 ✓ Web server started → Open http://192.168.1.100
3. 访问网页 —— 在浏览器地址栏输入串口显示的 IP 地址（如 http://192.168.1.100），即可打开控制界面。
   ⚠ 你获得的 IP 不一定是上面这个，请以串口实际显示的 IP 为准。

🌐 Web 控制界面

控制项说明

⌨ 串口命令

打开串口监视器（115200 波特率），输入以下命令后回车：

命令列表

命令示例

1. 查看状态

2. 清除 WiFi 配置（更换网络时使用）

3. 重启设备

4. 帮助

⚙ DDS 原理与实现

什么是 DDS

DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字频率合成）是一种 从单个固定频率的参考时钟生成任意波形的全数字技术。与传统的模拟振荡器（如 VCO、PLL）不同， DDS 通过数字累加和查表的方式合成波形，具有以下显著优势：

核心原理

DDS 的核心由三个部分构成：N 位相位累加器、波表（Wave Table / LUT）和 DAC（数模转换器）。

每个采样时钟周期，相位累加器加上一个固定的增量（频率字 phaseInc）， 累加器的高位作为地址去波表中查值，查到的波形数据送给 DAC 输出。当累加器溢出时自然回到零， 实现循环输出，保证相邻周期的相位连续。

频率计算公式

设采样率为 Fs，累加器位宽为 N，目标频率为 F_out，则相位增量（频率字）为：

本项目参数代入：

本项目的 DDS 实现

void IRAM_ATTR onTimer() {
  if (waveformRunning) {
    dacWrite(25, waveTable[phaseAcc >> 23]);  // 查表 + DAC 输出
    phaseAcc += phaseInc;                       // 累加相位
  }
}

void updatePhaseIncrement() {
  uint64_t inc = (uint64_t)targetFreq * (1ULL << 32) / SAMPLE_RATE;
  phaseInc = (uint32_t)inc;
}

关键代码映射

为什么选择 32 位累加器？

为什么选择 512 点波表？

DDS 信号流程图

📊 技术参数

电学参数

波形参数

采样精度

🔧 故障排除

常用命令速查