技术笔记！
一、DAC简介（了解）
1.1 DAC概念
传感器信号采集改变电信号，通过ADC转换成单片机可以处理的数字信号，处理后，通过DAC转换成电信号，进而实现对系统的控制。
1.2 DAC的特性参数
1.3 STM32各系列DAC的主要特性
二、DAC工作原理（掌握）
2.1 DAC框图简介
2.2 参考电压/模拟部分电压
2.3 DAC数据格式
2.4 触发源
2.5 DMA请求
2.6 DAC输出电压
三、DAC输出实验（熟悉）
3.1 实验简要（了解）
3.2 DAC寄存器介绍（了解）
3.3 DAC输出实验配置步骤（掌握）
3.4 编程实战：DAC输出实验（掌握）
dac.c
#include "./BSP/DAC/dac.h"
DAC_HandleTypeDef g_dac_handle;
/* DAC初始化函数 */
void dac_init(void)
{
DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf;
g_dac_handle.Instance = DAC;
HAL_DAC_Init(&g_dac_handle); /* 初始化DAC */
dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; /* 不使用触发功能 */
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE; /* DAC输出缓冲关闭 */
HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1); /* 配置DAC通道1 */
HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1); /* 开启DAC通道1 */
}
/* DAC MSP初始化函数 */
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef *hdac)
{
if (hdac->Instance == DAC)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
}
}
/* 设置通道输出电压 */
void dac_set_voltage(uint16_t vol)
{
double temp = vol;
temp /= 1000;
temp = temp * 4096 / 3.3;
if (temp >= 4096)temp = 4095; /* 如果值大于等于4096, 则取4095 */
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, temp); /* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
}
main.c
#include "./BSP/DAC/dac.h"
DAC_HandleTypeDef g_dac_handle;
/* DAC初始化函数 */
void dac_init(void)
{
DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf;
g_dac_handle.Instance = DAC;
HAL_DAC_Init(&g_dac_handle); /* 初始化DAC */
dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; /* 不使用触发功能 */
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE; /* DAC输出缓冲关闭 */
HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1); /* 配置DAC通道1 */
HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1); /* 开启DAC通道1 */
}
/* DAC MSP初始化函数 */
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef *hdac)
{
if (hdac->Instance == DAC)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
}
}
/* 设置通道输出电压 */
void dac_set_voltage(uint16_t vol)
{
double temp = vol;
temp /= 1000;
temp = temp * 4096 / 3.3;
if (temp >= 4096)temp = 4095; /* 如果值大于等于4096, 则取4095 */
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, temp); /* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
}
四、DAC输出三角波实验（熟悉）
4.1 实验简要（了解）
4.2 编程实战：DAC输出三角波实验（掌握）
dac.c
#include "./BSP/DAC/dac.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
DAC_HandleTypeDef g_dac_handle;
/* DAC初始化函数 */
void dac_init(void)
{
DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf;
g_dac_handle.Instance = DAC;
HAL_DAC_Init(&g_dac_handle);
dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE;
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;
HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);
HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1);
}
/* DAC MSP初始化函数 */
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef *hdac)
{
if (hdac->Instance == DAC)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
}
}
/**
* @brief 设置DAC_OUT1输出三角波
* @note 输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) Khz, 不过在dt较小的时候,比如小于5us时, 由于delay_us
* 本身就不准了(调用函数,计算等都需要时间,延时很小的时候,这些时间会影响到延时), 频率会偏小.
*
* @param maxval : 最大值(0 < maxval < 4096), (maxval + 1)必须大于等于samples/2
* @param dt : 每个采样点的延时时间(单位: us)
* @param samples: 采样点的个数, samples必须小于等于(maxval + 1) * 2 , 且maxval不能等于0
* @param n : 输出波形个数,0~65535
*
* @retval 无
*/
void dac_triangular_wave(uint16_t maxval, uint16_t dt, uint16_t samples, uint16_t n)
{
uint16_t i, j;
float incval; /* 递增量 */
float Curval; /* 当前值 */
if(samples > ((maxval + 1) * 2))return ; /* 数据不合法 */
incval = (maxval + 1) / (samples / 2); /* 计算递增量 */
for(j = 0; j < n; j++)
{
Curval = 0;
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, Curval); /* 先输出0 */
for(i = 0; i < (samples / 2); i++) /* 输出上升沿 */
{
Curval += incval; /* 新的输出值 */
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, Curval);
delay_us(dt);
}
for(i = 0; i < (samples / 2); i++) /* 输出下降沿 */
{
Curval -= incval; /* 新的输出值 */
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, Curval);
delay_us(dt);
}
}
}main.c
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint8_t key;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
dac_init(); /* 初始化DAC1_OUT1通道 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC Triangular WAVE TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Wave1 KEY1:Wave2", RED);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None", BLUE); /* 提示无输出 */
while (1)
{
t++;
key = key_scan(0); /* 按键扫描 */
if (key == KEY0_PRES) /* 高采样率 , 100hz波形 ， 实际只有65.5hz */
{
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave1 ", BLUE);
dac_triangular_wave(4095, 5, 2000, 100); /* 幅值4095, 采样点间隔5us, 2000个采样点, 100个波形 */
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None ", BLUE);
}
else if (key == KEY1_PRES) /* 低采样率 , 100hz波形 ， 实际99.5hz */
{
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave2 ", BLUE);
dac_triangular_wave(4095, 500, 20, 100); /* 幅值4095, 采样点间隔500us, 20个采样点, 100个波形 */
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None ", BLUE);
}
if (t == 10) /* 定时时间到了 */
{
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */
t = 0;
}
delay_ms(10);
}
}
五、DAC输出正弦波实验（熟悉）
5.1 实验简要（了解）
5.2 DAC输出正弦波实验配置步骤（掌握）
5.3 产生正弦波序列函数介绍（熟悉）
5.4 编程实战：DAC输出正弦波实验（掌握）
dac.c
#include "./BSP/DAC/dac.h"
DMA_HandleTypeDef g_dma_dac_handle;
DAC_HandleTypeDef g_dac_dma_handle;
extern uint16_t g_dac_sin_buf[4096]; /* 发送数据缓冲区 */
/* DAC DMA输出波形初始化函数 */
void dac_dma_wave_init(void)
{
DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf;
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
g_dma_dac_handle.Instance = DMA2_Channel3;
g_dma_dac_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
g_dma_dac_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
g_dma_dac_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
g_dma_dac_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
g_dma_dac_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
g_dma_dac_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
g_dma_dac_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
HAL_DMA_Init(&g_dma_dac_handle);
__HAL_LINKDMA(&g_dac_dma_handle, DMA_Handle1, g_dma_dac_handle);
g_dac_dma_handle.Instance = DAC;
HAL_DAC_Init(&g_dac_dma_handle);
dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_T7_TRGO;
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;
HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_dma_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);
HAL_DMA_Start(&g_dma_dac_handle, (uint32_t)g_dac_sin_buf, (uint32_t)&DAC1->DHR12R1, 0);
}
/* DAC MSP初始化函数 */
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef *hdac)
{
if (hdac->Instance == DAC)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
}
}
/**
* @brief DAC DMA使能波形输出
* @note TIM7的输入时钟频率(f)来自APB1, f = 36M * 2 = 72Mhz.
* DAC触发频率 ftrgo = f / ((psc + 1) * (arr + 1))
* 波形频率 = ftrgo / ndtr;
*
* @param ndtr : DMA通道单次传输数据量
* @param arr : TIM7的自动重装载值
* @param psc : TIM7的分频系数
* @retval 无
*/
void dac_dma_wave_enable(uint16_t cndtr, uint16_t arr, uint16_t psc)
{
TIM_HandleTypeDef tim7_handle = {0};
TIM_MasterConfigTypeDef tim_mater_config = {0};
__HAL_RCC_TIM7_CLK_ENABLE();
tim7_handle.Instance = TIM7;
tim7_handle.Init.Prescaler = psc;
tim7_handle.Init.Period = arr;
HAL_TIM_Base_Init(&tim7_handle);
tim_mater_config.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
tim_mater_config.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&tim7_handle, &tim_mater_config);
HAL_TIM_Base_Start(&tim7_handle);
HAL_DAC_Stop_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1);
HAL_DAC_Start_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)g_dac_sin_buf, cndtr, DAC_ALIGN_12B_R);
}
main.c
uint16_t g_dac_sin_buf[4096]; /* 发送数据缓冲区 */
/**
* @brief 产生正弦波序列函数
* @note 需保证: maxval > samples/2
* @param maxval : 最大值(0 < maxval < 2048)
* @param samples: 采样点的个数
* @retval 无
*/
void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples)
{
uint8_t i;
float outdata = 0; /* 存放计算后的数字量 */
float inc = (2 * 3.1415962) / samples; /* 计算相邻两个点的x轴间隔 */
if(maxval <= (samples / 2))return ; /* 数据不合法 */
for (i = 0; i < samples; i++)
{
/*
* 正弦波函数解析式：y = Asin(ωx + φ）+ b
* 计算每个点的y值，将峰值放大maxval倍，并将曲线向上偏移maxval到正数区域
* 注意：DAC无法输出负电压，所以需要将曲线向上偏移一个峰值的量，让整个曲线都落在正数区域
*/
outdata = maxval * sin(inc * i) + maxval;
if (outdata > 4095)
outdata = 4095; /* 上限限定 */
//printf("%f\r\n",outdata);
g_dac_sin_buf[i] = outdata;
}
}
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint8_t key;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
dac_dma_wave_init();
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC DMA Sine WAVE TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:3Khz KEY1:30Khz", RED);
dac_creat_sin_buf(2048, 100);
dac_dma_wave_enable(100, 10 - 1, 72 - 1); /* 100Khz触发频率, 100个点, 得到1Khz的正弦波 */
while (1)
{
t++;
key = key_scan(0); /* 按键扫描 */
if (key == KEY0_PRES) /* 高采样率 */
{
dac_creat_sin_buf(2048, 100);
dac_dma_wave_enable(100, 10 - 1, 24 - 1); /* 300Khz触发频率, 100个点, 得到最高3KHz的正弦波. */
}
else if (key == KEY1_PRES) /* 低采样率 */
{
dac_creat_sin_buf(2048, 10);
dac_dma_wave_enable(10, 10 - 1, 24 - 1); /* 300Khz触发频率, 10个点, 可以得到最高30KHz的正弦波. */
}
if (t == 40) /* 定时时间到了 */
{
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */
t = 0;
}
delay_ms(5);
}
}六、PWM DAC实验（熟悉）
6.1， PWM DAC应用背景（了解）
6.2， PWM DAC技术实现原理（了解）
6.2.1，什么是PWM DAC技术？
6.2.2，用分段函数表示PWM波
6.2.3，将PWM波分段函数进行傅里叶级数展开
6.2.4，PWM DAC的分辨率
6.2.5，8位分辨率下对RC滤波器的设计要求
6.2.6，PWM DAC二阶低通滤波器原理图
6.3，编程实战： PWM DAC实验（掌握）
pwmdac.c
#include "./BSP/PWMDAC/pwmdac.h"
TIM_HandleTypeDef g_timx_pwm_chy_handle;
/* PWM DAC初始化 */
void pwmdac_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
TIM_OC_InitTypeDef timx_oc_pwm_chy = {0};
g_timx_pwm_chy_handle.Instance = TIM1;
g_timx_pwm_chy_handle.Init.Prescaler = psc;
g_timx_pwm_chy_handle.Init.Period = arr;
g_timx_pwm_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
g_timx_pwm_chy_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_pwm_chy_handle);
timx_oc_pwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
timx_oc_pwm_chy.Pulse = 0;
timx_oc_pwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_pwm_chy_handle, &timx_oc_pwm_chy, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_pwm_chy_handle, TIM_CHANNEL_1);
}
/* TIM MSP初始化函数 */
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM1)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_8;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; /* 推挽复用 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
}
}
/* 设置PWM DAC输出电压 */
void pwmdac_set_voltage(uint16_t vol)
{
float temp = vol;
temp /= 1000;
temp = temp * 256 / 3.3;
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&g_timx_pwm_chy_handle, TIM_CHANNEL_1, temp);
}main.c
int main(void)
{
uint16_t adcx;
float temp;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
adc_init(); /* 初始化ADC */
pwmdac_init(256 - 1, 0);
pwmdac_set_voltage(2800);
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "ADC TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */
while (1)
{
adcx = adc_get_result();
temp = (float)adcx * (3.3 / 4096); /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */
adcx = temp; /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */
lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */
temp -= adcx; /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */
temp *= 1000; /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */
lcd_show_xnum(150, 110, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */
LED0_TOGGLE();
delay_ms(100);
}
}
