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《MiniPro STM32H750 开发指南》第三十四章 DAC实验

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发表于 2022-9-15 10:29:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 正点原子 于 2022-9-15 10:29 编辑

1)实验平台:正点原子MiniPro STM32H750开发板
2)平台购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?id=677017430560
3)全套实验源码+手册+视频下载地址:http://www.openedv.com/docs/boar
4)MiniPro STM32H750技术交流QQ群:756580169 lQLPJxaFi2zaB4UWWrDAMgIsFEW2pwLb3abnwDMA_90_22.png
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第三十四章 DAC实验

本章,我们将介绍STM32H750的DAC(Digital -to- analog converters,数模转换器)功能。我们通过三个实验来学习DAC,分别是DAC输出实验、DAC输出三角波实验和DAC输出正弦波实验。
本章分为如下几个小节:
34.1 DAC简介
34.2 DAC输出实验
34.3 DAC输出三角波实验
34.4 DAC输出正弦波实验


34.1 DAC简介

STM32H750的DAC模块(数字/模拟转换模块)是12位数字输入,电压输出型的DAC。DAC可以配置为8位或12位模式,也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时,数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道,每个通道都有单独的转换器。在双DAC模式下,2个通道可以独立地进行转换,也可以同时进行转换并同步地更新2个通道的输出。DAC可以通过引脚输入参考电压Vref+(通ADC共用)以获得更精确的转换结果。
STM32H750的DAC模块主要特点有:
① 2个DAC转换器:每个转换器对应1个输出通道
② 8位或者12位单调输出
③ 12位模式下数据左对齐或者右对齐
④ 同步更新功能
⑤ 噪声波形生成
⑥ 三角波形生成
⑦ 双DAC双通道同时或者分别转换
⑧ 每个通道都有DMA功能
DAC通道框图如图34.1.1所示:
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图34.1.1 DAC通道框图

图中VDDA和VSSA为DAC模块模拟部分的供电,而VREF+则是DAC模块的参考电压。DAC_OUT1/2就是DAC的两个输出通道了(对应PA4或者PA5引脚)。ADC的这些输入/输出引脚信息如下表所示:
lQLPJxav9TIlqkxjzQH4sCb9RUIkKa7jAyFbBmlAsAA_504_99.png
表34.1.1 DAC输入/输出引脚

除了上表列出的输入/输出引脚,DAC通道框图还有一些内部输入/输出信号,具体如下表所示:
lQLPJxav9UxfhpjMrs0B-LA3gpbtnr2nKAMhWzEoAIwA_504_174.png
表34.1.2 DAC内部输入/输出信号

注意:表中的dac_pclk即DAC的时钟源,DA转换和寄存器访问都是靠这个时钟,该时钟来自APB1,通过sys_stm32_clock_init函数配置之后,为120MHz。
从图34.1.1可以看出,DAC输出是受DORx(x=1/2,下同)寄存器直接控制的,但是我们不能直接往DORx寄存器写入数据,而是通过DHRx间接的传给DORx寄存器,从而实现对DAC输出的控制。
前面我们提到,STM32H750的DAC支持8/12位模式,8位模式的时候是固定的右对齐的,而12位模式又可以设置左对齐/右对齐。DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式,总共有3种情况,如下图所示:
第三十四章 DAC实验1467.png
图34.1.2 DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式

①8位数据右对齐:用户将数据写入DAC_DHR8Rx[7:0]位(实际存入DHRx[11:4]位)。
②12位数据左对齐:用户将数据写入DAC_DHR12Lx[15:4]位(实际存入DHRx[11:0]位)。
③12位数据右对齐:用户将数据写入DAC_DHR12Rx[11:0]位(实际存入DHRx[11:0]位)。
我们本章实验中使用的都是单通道模式下的DAC通道1,采用12位右对齐格式,所以采用第③种情况。另外DAC还具有双通道转换功能。
对于 DAC 双通道(可用时),也有三种可能的方式,如下图所示:
第三十四章 DAC实验1750.png
图34.1.3 DAC双通道模式下的数据寄存器对齐方式

①8位数据右对齐:用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR8RD[7:0]位(实际存入DHR1 [11:4]位),将DAC通道2的数据写入DAC_DHR8RD[15:8]位(实际存入DHR2 [11:4]位)。
②12位数据左对齐:用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12LD [15:4]位(实际存入DHR1[11:0]位),将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12LD [31:20]位(实际存入DHR2[11:0]位)。
③12位数据右对齐:用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12RD [11:0]位(实际存入DHR1[11:0]位),将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12RD [27:16]位(实际存入DHR2[11:0]位)。
DAC可以通过软件或者硬件触发转换,通过配置TENx 控制位来决定。
如果没有选中硬件触发(寄存器DAC_CR1的TENx位置0),存入寄存器DAC_DHRx的数据会在1个APB1时钟周期后自动传至寄存器DAC_DORx。如果选中硬件触发(寄存器DAC_CR1的TENx位置1),数据传输在触发发生以后3个APB1时钟周期后完成。 一旦数据从DAC_DHRx寄存器装入DAC_DORx寄存器,在经过时间tSETTLING之后,输出即有效,这段时间的长短依电源电压和模拟输出负载的不同会有所变化。我们可以从《STM32H750VBT6.pdf》数据手册查到tSETTLING的典型值为1.7us,最大是2us,所以DAC的转换速度最快是588K左右。
不使用硬件触发(TEN=0),其转换的时间框图如图34.1.4所示:
第三十四章 DAC实验2468.png
图34.1.4 TEN=0时DAC模块转换时间框图

当DAC的参考电压为VREF+的时候,DAC的输出电压是线性的从0~VREF+,12位模式下DAC输出电压与VREF +以及DORx的计算公式如下:
DACx输出电压 = VREF *(DORx/4096)
如果使用硬件触发(TEN=1),可通过外部事件(定时计数器、外部中断线)触发DAC转换。由TSELx[3:0]控制位来决定选择16个触发事件中的一个来触发转换。这16个触发事件如下表所示:
第三十四章 DAC实验2695.png
表34.1.3 DAC触发选择

原表见《STM32H7xx参考手册_V3(中文版).pdf》第923页表 208。
每个DAC通道都有DMA功能,两个DMA通道分别用于处理两个DAC通道的DMA 请求。如果DMAENx 位置1时,如果发生外部触发(而不是软件触发),就会产生一个DMA 请求,然后DAC_DHRx寄存器的数据被转移到DAC_NORx寄存器。
34.2 DAC输出实验
本实验我们来学习DAC输出实验。
34.2.1 DAC寄存器
下面,我们介绍要实现DAC的通道1输出,需要用到的一些DAC寄存器。
DACx控制寄存器(DACx_CR)(x=1或2)
DACx控制寄存器描述如图34.2.1.1所示:
第三十四章 DAC实验3489.png
图34.2.1.1 DACx_CR寄存器

DACx_CR寄存器的低16位用于控制通道1,高16位用于控制通道2,下面介绍本实验需要设置的一些位:
        EN1位用于使能/禁止DAC通道1,本实验用到ADC1通道1,所以该位EN1置1。
        TEN1位用于DAC通道1的触发使能,本实验不使用硬件触发,所以该位置0。写入DHR1的值会在1个APB1周期后传送到DOR1,然后输出到PA4口上。
        TSEL[3:0]位用于选择DAC通道1的触发方式,本实验使用软件触发,所以该位域置0。具体的设置关系详见表34.1.3 DAC触发选择。
        WAVE[1:0]位用于控制DAC通道1的噪声/波形输出功能,默认设置为00,不使能噪声/波形输出。
        DMAEN1位用于控制DAC通道1的DMA使能,本实验不使能,设置该位为0即可。
        CEN1位用于控制DAC通道1的输出缓冲校准使能,本实验不使用校准功能(默认有一个出厂校准值,我们使用默认的校准值即可),设置该位为0即可。
DACx模式控制寄存器(DACx_ MCR)
DACx模式控制寄存器描述如图34.2.1.2所示:
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图34.2.1.2 DACx_ MCR寄存器

该寄存器我们只关心MODE1[2:0],这三个位用于设置DAC通道1的工作模式,本实验使用普通模式,且使用输出缓冲,设置MODE1[2:0]=0即可。MODE2[2:0] 设置通道2的工作模式,本实验没用到。
DACx通道1 12位右对齐数据保持寄存器(DACx_ DHR12R1)
DACx通道1 12位右对齐数据保持寄存器描述如图34.2.1.3所示:
第三十四章 DAC实验3693.png

图34.2.1.3 DACx_ DHR12R1寄存器

        该寄存器用来设置DAC输出,通过写入12位数据到该寄存器,就可以在DAC输出通道1(PA4)得到我们所要的结果。
34.2.2 硬件设计
1. 例程功能
使用KEY1/KEY_UP两个按键,控制STM32内部DAC的通道1输出电压大小,然后通过ADC1的通道19采集DAC输出的电压,在LCD模块上面显示ADC采集到的电压值以及DAC的设定输出电压值等信息。也可以通过usmart调用dac_set_voltage函数,来直接设置DAC输出电压。LED0闪烁,提示程序运行。
2. 硬件资源
1)RGB灯
   RED : LED0 - PB4
2)串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
3)正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏,16位8080并口驱动)
4)独立按键 :KEY1 - PA15、WK_UP - PA0
5)ADC1 :通道19 - PA5
6)DAC1 :通道1 - PA4
3. 原理图
我们来看看原理图上ADC1通道19(PA5)和DAC1通道1(PA4)引出来的引脚,如下图所示:
第三十四章 DAC实验4211.png
图34.2.2.1 ADC和DAC在开发板上的连接关系原理图

        P3是多功能端口,我们只需要通过跳线帽连接P3的ADC和DAC,就可以使得ADC1通道19(PA5)和DAC1通道1(PA4)连接起来。对应的硬件连接如图34.2.2.2所示:
第三十四章 DAC实验4335.png
图34.2.2.2 硬件连接示意图

34.2.3 程序设计
34.2.3.1 DAC的HAL库驱动

DAC在HAL库中的驱动代码在stm32h7xx_hal_dac.c和stm32h7xx_hal_dac_ex.c文件(及其头文件)中。
1. HAL_DAC_Init函数
DAC的初始化函数,其声明如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef *hdac);
函数描述:
用于初始化DAC。
函数形参:
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量,其定义如下:
typedef struct
{
  DAC_TypeDef                    *Instance;              /* DAC寄存器基地址 */
  __IO HAL_DAC_StateTypeDef   State;                   /* DAC 工作状态 */
  HAL_LockTypeDef               Lock;                    /* DAC锁定对象 */
  DMA_HandleTypeDef             *DMA_Handle1;          /* 通道1的DMA处理句柄指针 */
  DMA_HandleTypeDef             *DMA_Handle2;          /* 通道2的DMA处理句柄指针 */
  __IO uint32_t                  ErrorCode;             /* DAC错误代码 */
} DAC_HandleTypeDef;
从该结构体看到该函数并没有设置任何DAC相关寄存器,即没有对DAC进行任何配置,它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC,为后面HAL库操作DAC做好准备。
函数返回值:
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
注意事项:
DAC的MSP初始化函数HAL_DAC_MspInit,该函数声明如下:
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac);
2. HAL_DAC_ConfigChannel函数
DAC 的通道参数初始化函数,其声明如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef *hdac,
DAC_ChannelConfTypeDef *sConfig, uint32_t Channel);
函数描述:
该函数用来配置DAC通道的触发类型以及输出缓冲。
函数形参:
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2是DAC_ChannelConfTypeDef结构体类型指针变量,其定义如下:
typedef struct
{
  uint32_t DAC_SampleAndHold;          /* 设置是否使能低功耗模式,即采样和保持模式 */
  uint32_t DAC_Trigger;                 /* DAC触发源的选择 */
  uint32_t DAC_OutputBuffer;           /* 启用或者禁用DAC通道输出缓冲区 */
  uint32_t DAC_ConnectOnChipPeripheral; /* 指定DAC输出是否连接到片上外设 */
  uint32_t DAC_UserTrimming;           /* 设置DAC的校准方式,采用出厂模式还是用户模式 */
  uint32_t DAC_TrimmingValue;          /* 设置用户校准模式的偏移值 */
  DAC_SampleAndHoldConfTypeDef  DAC_SampleAndHoldConfig; /* 设置采样保持具体参数 */
} DAC_ChannelConfTypeDef;
形参3用于选择要配置的通道,可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值:
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
3. HAL_DAC_Start函数
使能启动DAC转换通道函数,其声明如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述:
使能启动DAC转换通道。
函数形参:
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道,可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值:
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
4. HAL_DAC_SetValue函数
DAC的通道输出值函数,其声明如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t Alignment, uint32_t Data);
函数描述:
配置DAC的通道输出值。
函数形参:
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要输出的通道,可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
形参3用于指定数据对齐方式。
形参4设置要加载到选定数据保存寄存器中的数据。
函数返回值:
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
5. HAL_DAC_GetValue函数
DAC读取通道输出值函数,其声明如下:
uint32_t HAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述:
获取所选DAC通道的最后一个数据输出值。
函数形参:
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要读取的通道,可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值:
获取到的输出值。
DAC输出配置步骤
1)开启DACx和DAC通道对应的IO时钟,并配置该IO为模拟功能
首先开启DACx的时钟,然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1,对应IO是PA4,它们的时钟开启方法如下:
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE ();           /* 使能DAC1时钟 */
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                   /* 开启GPIOA时钟 */
        2)初始化DACx
通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器,也就是说没有对DAC进行任何配置,它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。
注意:该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。
3)配置DAC通道并启动DA转换器
在HAL库中,通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道,根据需求设置触发类型以及输出缓冲。
配置好DAC通道之后,通过HAL_DAC_Start函数启动DA转换器。
4)设置DAC的输出值
通过HAL_DAC_SetValue函数设置DAC的输出值。
34.2.3.2 程序流程图
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图34.2.3.2.1 DAC输出实验程序流程图

34.2.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码,详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件:dac.c和dac.h。
dac.h文件只有一些声明,下面直接开始介绍dac.c的程序,首先是DAC初始化函数。
/**
* @brief       DAC初始化函数
*   @note      本函数支持DAC1_OUT1/2通道初始化
*       DAC的输入时钟来自APB1, 时钟频率=120Mhz=8.3ns
*       DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间: tSETTLING = 2us (H750数据手册有写)
*       因此DAC输出的最高速度约为:500Khz, 以10个点为一个周期, 最大能输出50Khz左右的波形
*
* @param     outx: 要初始化的通道. 1,通道1; 2,通道2
* @retval    无
*/
void dac_init(uint8_t outx)
{
    DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf;     /* DAC通道配置结构体 */
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
    __HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE();/* 使能DAC12时钟,本芯片只有DAC1 */
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/* 使能DAC OUT1/2的IO口时钟(都在PA口,PA4/PA5) */

/* STM32单片机, 总是PA4=DAC1_OUT1, PA5=DAC1_OUT2 */
    gpio_init_struct.Pin = (outx==1)? GPIO_PIN_4 : GPIO_PIN_5;  
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;               /* 模拟 */
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);

    g_dac_handle.Instance = DAC1;                             /* DAC1寄存器基地址 */
    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;/* DAC1输出缓冲关闭 */
    switch(outx)
    {
        case 1 :
/* DAC通道1配置 */
            HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);
            HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1);    /* 开启DAC通道2 */
            break;
        case 2 :
/* DAC通道1配置 */
            HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_2);
            HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_2);    /* 开启DAC通道2 */
            break;
        default : break;
    }
}
该函数主要调用HAL_DAC_Init和HAL_DAC_ConfigChannel函数初始化DAC,并调用HAL_DAC_Start函数使能DAC通道。HAL_DAC_Init函数会调用HAL_DAC_MspInit回调函数,该函数用于存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。本实验为了让dac_init函数支持DAC的OUT1/2两个通道的初始化,就没有用到该函数。
下面是设置DAC通道1/2输出电压函数,其定义如下:
/**
* @brief       设置通道1/2输出电压
* @param       outx: 1,通道1; 2,通道2
* @param       vol : 0~3300,代表0~3.3V
* @retval      无
*/
void dac_set_voltage(uint8_t outx, 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 */
    if (outx == 1)   /* 通道1 */
{
/* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
        HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, temp);
    }
    else             /* 通道2 */
{
/* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
        HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_2, DAC_ALIGN_12B_R, temp);
    }
}
该函数实际就是将电压值转换为DAC输入值,形参1用于设置通道,形参2设置要输出的电压值,设置的范围:0~3300,代表0~3.3V。
最后在main函数里面编写如下代码:
int main(void)
{
    uint16_t adcx;
    float temp;
    uint8_t t = 0;
    uint16_t dacval = 0;
    uint8_t key;

    sys_cache_enable();                            /* 打开L1-Cache */
    HAL_Init();                                      /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4);         /* 设置时钟, 480Mhz */
    delay_init(480);                                /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                            /* 串口初始化为115200 */
    usmart_dev.init(240);                          /* 初始化USMART */
    mpu_memory_protection();                      /* 保护相关存储区域 */
    led_init();                                         /* 初始化LED */
    lcd_init();                                         /* 初始化LCD */
    key_init();                                         /* 初始化按键 */
    adc_init();                                         /* 初始化ADC */
    dac_init(1);                                                /* 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 TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "WK_UP:+  KEY1:-", RED);
   
    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC VAL:", BLUE);
    lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "DAC VOL:0.000V", BLUE);
    lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "ADC VOL:0.000V", BLUE);
/* 初始值为0 */
    HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 0);
    while (1)
    {
        t++;
        key = key_scan(0);          /* 按键扫描 */
        if (key == WKUP_PRES)
        {
            if (dacval < 4000)dacval += 200;
            HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R,
dacval);/* 输出增大200 */
        }
        else if (key == KEY1_PRES)
        {
            if (dacval > 200)dacval -= 200;
            else dacval = 0;
            HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R,
dacval);/* 输出减少200 */
        }
/* WKUP/KEY1按下了,或者定时时间到了 */
        if (t == 10 || key == KEY1_PRES || key == WKUP_PRES)   
        {
/* 读取前面设置DAC1_OUT1的值 */
            adcx = HAL_DAC_GetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1);
            lcd_show_xnum(94, 150, adcx, 4, 16, 0, BLUE);           /* 显示DAC寄存器值 */
            temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);                        /* 得到DAC电压值 */
            adcx = temp;
            lcd_show_xnum(94, 170, temp, 1, 16, 0, BLUE);          /* 显示电压值整数部分 */
            temp -= adcx;
            temp *= 1000;
            lcd_show_xnum(110, 170, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/*显示电压值的小数部分*/
            /* 得到ADC通道19的转换结果 */
            adcx=adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 10);
            temp = (float)adcx * (3.3 / 65536); /* 得到ADC电压值(adc是16bit的) */
            adcx = temp;
            lcd_show_xnum(94, 190, temp, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值整数部分 */
            temp -= adcx;
            temp *= 1000;
            lcd_show_xnum(110, 190, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/*显示电压值的小数部分*/
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
            t = 0;
        }
        delay_ms(10);
    }
}
此部分代码,我们通过KEY_UP(WKUP按键)和KEY1(也就是上下键)来实现对DAC输出的幅值控制。按下KEY_UP增加,按KEY1减小。同时在LCD上面显示DHR12R1寄存器的值、DAC设置输出电压以及ADC采集到的DAC输出电压。
34.2.4 下载验证
下载代码后,可以看到LED0不停的闪烁,提示程序已经在运行了。LCD显示如下图所示:
第三十四章 DAC实验13209.png
图34.2.4.1 DAC输出实验测试图

验证试验前记得先通过跳线帽连接P3的ADC和DAC,然后我们可以通过按WK_UP按键,增加DAC输出的电压,这时ADC采集到的电压也会增大,通过按KEY1减小DAC输出的电压,这时ADC采集到的电压也会减小。
除此之外,我们还可以通过usmart调用dac_set_voltage函数,来直接设置DAC输出电压。

34.3 DAC输出三角波实验

本实验我们来学习使用如何让DAC输出三角波,DAC初始化部分还是用DAC输出实验的,所以做本实验的前提是先学习DAC输出实验。
34.3.1 DAC寄存器  
本实验用到的寄存器在DAC输出实验都有介绍。
34.3.2 硬件设计
1. 例程功能
使用DAC输出三角波,通过KEY0/KEY1两个按键,控制DAC1的通道1输出两种三角波,需要通过示波器接PA4进行观察。也可以通过usmart调用dac_triangular_wave函数,来控制输出哪种三角波。LED0闪烁,提示程序运行。
2. 硬件资源
1)RGB灯
   RED : LED0 - PB4
2)串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
3)正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏,16位8080并口驱动)
4)独立按键 :KEY0 - PA1、KEY1 - PA15
5)DAC1 :通道1 - PA4
3. 原理图
        我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1(PA4)引脚,就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4在P3多功能端口的DAC标志排针已经引出,硬件连接如图34.3.2.1所示:
第三十四章 DAC实验13924.png
图34.3.2.1 硬件连接示意图

34.3.3 程序设计
本实验用到的DAC的HAL库API函数前面都介绍过,具体调用情况请看程序解析部分。下面介绍DAC输出三角波的配置步骤。
DAC输出三角波配置步骤
1)开启DACx和DAC通道对应的IO时钟,并配置该IO为模拟功能
首先开启DACx的时钟,然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1,对应IO是PA4,它们的时钟开启方法如下:
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE ();           /* 使能DAC1时钟 */
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                   /* 开启GPIOA时钟 */
        2)初始化DACx
通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器,也就是说没有对DAC进行任何配置,它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。
注意:该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。
3)配置DAC通道并启动DA转换器
在HAL库中,通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道,根据需求设置触发类型以及输出缓冲。
配置好DAC通道之后,通过HAL_DAC_Start函数启动DA转换器。
4)设置DAC的输出值
通过HAL_DAC_SetValue函数设置DAC的输出值。这里我们根据三角波的特性,创建了dac_triangular_wave函数用于控制输出三角波。
34.3.3.1 程序流程图
第三十四章 DAC实验14646.png
图34.3.3.1.1 DAC输出三角波实验程序流程图

34.3.3.2 程序解析
这里我们只讲解核心代码,详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件:dac.c和dac.h。
dac.h文件只有一些声明,下面直接开始介绍dac.c的程序,本实验的DAC初始化我们还是用到dac_init函数,就添加了一个设置DAC_OUT1输出三角波函数,其定义如下:
/**
* @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((maxval + 1) <= samples)return ;             /* 数据不合法 */
    incval = (maxval + 1) / (samples / 2);         /* 计算递增量 */
    for(j = 0; j < n; j++)
{
/* 先输出0 */
        HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);   
        for(i = 0; i < (samples / 2); i++)          /* 输出上升沿 */
        {
            Curval  +=  incval;                         /* 新的输出值 */
/* 用寄存器操作波形会更稳定 */
            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 */
/* 用寄存器操作波形会更稳定 */
            HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);  
            delay_us(dt);
        }
    }
}
该函数用于设置DAC通道1输出三角波,输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) Khz,形参意义在源码已经有详细注释。该函数中,我们使用HAL_DAC_SetValue函数来设置DAC的输出值,这样得到的三角波在示波器上可以看到。如果有跳动现象(不平稳),是正常的,因为调用函数,计算等都需要时间,这样就会导致输出的波形是不太稳定的。越高性能的MCU,得到的波形会越稳定。而且用HAL库函数操作效率没有直接操作寄存器高,所以可以像寄存器版本实验一样,直接操作DHR12R1寄存器,得到的波形会相对稳定些。
由于使用HAL库的函数,CPU花费的时间会更长(因为指令变多了),在时间精度要求比较高的应用,就不适合用HAL库函数来操作了,这一点希望大家明白。所以学STM32不是说只要会HAL库就可以了,对寄存器也是需要有一定的理解,最好是熟悉。这里用HAL库操作只是为了演示怎么使用HAL库的相关函数。
最后在main.c里面编写如下代码:
int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
    sys_cache_enable();                    /* 打开L1-Cache */
    HAL_Init();                                     /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4);        /* 设置时钟, 480Mhz */
    delay_init(480);                            /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */
    usmart_dev.init(240);                       /* 初始化USMART */
    mpu_memory_protection();                   /* 保护相关存储区域 */
    led_init();                                 /* 初始化LED */
    lcd_init();                                 /* 初始化LCD */
    key_init();                                 /* 初始化按键 */
    dac_init(1);                                /* 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 , 约0.1Khz波形 */
        {
            lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave1 ", BLUE);
/* 幅值4095, 采样点间隔5us, 2000个采样点, 100个波形 */
            dac_triangular_wave(4095, 5, 2000, 100);   
            lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None  ", BLUE);
        }
        else if (key == KEY1_PRES)  /* 低采样率 , 约0.1Khz波形 */
        {
            lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave2 ", BLUE);
/* 幅值4095, 采样点间隔500us, 20个采样点, 100个波形 */
            dac_triangular_wave(4095, 500, 20, 100);   
            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);
    }
}
该部分代码功能是,按下KEY0后,DAC输出三角波1,按下KEY1后,DAC输出三角波2,将dac_triangular_wave的形参代入公式:输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) KHz,得到三角波1和三角波2的频率都是0.1KHz。
34.3.4 下载验证
下载代码后,可以看到LED0不停的闪烁,提示程序已经在运行了。LCD显示如图34.3.4.1所示:
第三十四章 DAC实验18746.png
图34.3.4.1 DAC输出三角波实验测试图

没有按下任何按键之前,LCD屏显示DAC None,当按下KEY0后,DAC输出三角波1,LCD屏显示DAC Wave1 ,三角波1输出完成后LCD屏继续显示DAC None,当按下KEY1后,DAC输出三角波2,LCD屏显示DAC Wave2,三角波2输出完成后LCD屏继续显示DAC None。
其中三角波1和三角波2在示波器的显示情况如下图所示:
第三十四章 DAC实验18949.png
图34.3.4.2 DAC输出的三角波1

第三十四章 DAC实验18972.png
图34.3.4.3 DAC输出的三角波2

由上面两副测试图可以知道,三角波1的频率是91.2Hz,三角波2的频率是99.9Hz,基本都接近我们算出来的结果0.1KHz。三角波1频率的误差较大,在介绍dac_triangular_wave函数时也说了原因,加上三角波1的采样率比较高,所以误差就会比较大。

34.4 DAC输出正弦波实验
本实验我们来学习使用如何让DAC输出正弦波。实验将用定时器7来触发DAC进行转换输出正弦波,以DMA传输数据的方式。
34.4.1 DAC寄存器  
本实验用到的寄存器在前面的实验都有介绍。
34.4.2 硬件设计
1. 例程功能
使用DAC输出正弦波,通过KEY0/KEY1两个按键,控制DAC1的通道1输出两种正弦波,需要通过示波器接PA4进行观察。TFTLCD显示DAC转换值、电压值和ADC的电压值。LED0闪烁,提示程序运行。
2. 硬件资源
1)RGB灯
   RED : LED0 - PB4
2)串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
3)正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏,16位8080并口驱动)
4)独立按键 :KEY0 - PA1、KEY1 - PA15
5)ADC1 :通道19 - PA5
6)DAC1 :通道1 - PA4
7)DMA(DMA2 数据流6 DMA请求源67)
8)定时器7
3. 原理图
        我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1(PA4)引脚,就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4在P3多功能端口的DAC标志排针已经引出,硬件连接如图34.4.2.1所示:
第三十四章 DAC实验19687.png
图34.4.2.1 硬件连接示意图

34.4.3 程序设计
34.4.3.1 DAC的HAL库驱动

本实验用到的HAL库API函数前面大都介绍过,下面将介绍本实验用到且没有介绍过的。
1. HAL_DAC_Start_DMA函数
启动DAC使用DMA方式传输函数,其声明如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t *pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment);
函数描述:
用于启动DAC使用DMA的方式。
函数形参:
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道,可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
形参3是使用DAC输出数据缓冲区的指针。
形参4是DAC输出数据的长度。
形参5是指定DAC通道的数据对齐方式,有:DAC_ALIGN_8B_R(8位右对齐)、DAC_ALIGN_12B_L(12位左对齐)和DAC_ALIGN_12B_R(12位右对齐)三种方式。
函数返回值:
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
2. HAL_DAC_Stop_DMA函数
停止DAC的DMA方式函数,其声明如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述:
用于停止DAC的DMA方式。
函数形参:
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道,可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值:
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
3. HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数
配置主模式下的定时器触发输出选择函数,其声明如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(
TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_MasterConfigTypeDef *sMasterConfig);
函数描述:
用于配置主模式下的定时器触发输出选择。
函数形参:
形参1是TIM_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2是TIM_MasterConfigTypeDef结构体类型指针变量,用于配置定时器工作在主/从模式,以及触发输出(TRGO和TRGO2)的选择。
函数返回值:
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
DAC输出正弦波配置步骤
1)开启DACx和DAC通道对应的IO时钟,并配置该IO为模拟功能
首先开启DACx的时钟,然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1,对应IO是PA4,它们的时钟开启方法如下:
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE ();           /* 使能DAC1时钟 */
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                   /* 开启GPIOA时钟 */
        2)初始化DACx
通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器,也就是说没有对DAC进行任何配置,它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。
注意:该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。
3)配置DAC通道
在HAL库中,通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道,根据需求设置触发类型以及输出缓冲等。
4)配置DMA并关联DAC
通过HAL_DMA_Init函数初始化DMA,包括配置通道,外设地址,存储器地址,传输数据量等。
HAL库为了处理各类外设的DMA请求,在调用相关函数之前,需要调用一个宏定义标识符,来连接DMA和外设句柄。这个宏定义为__HAL_LINKDMA。
5)配置定时器控制触发DAC
通过HAL_TIM_Base_Init函数设置定时器溢出频率。
通过HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数配置定时器溢出事件用于触发。
通过HAL_TIM_Base_Start函数启动计数。
6)启动DAC转换并以DMA方式传输数据
通过HAL_DAC_Stop_DMA函数先停止之前的DMA传输以及DAC输出。
再通过HAL_DAC_Start_DMA函数启动DMA传输以及DAC输出。
34.4.3.2 程序流程图
图34.4.3.2.1 DAC输出正弦波实验程序流程图

34.4.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码,详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件:dac.c和dac.h。
dac.h文件只有一些声明,下面直接开始介绍dac.c的程序,本实验的DAC以及DMA的初始化,我们用到dac_dma_wave_init函数,其定义如下:
/**
* @brief  DAC DMA输出正弦波初始化函数
* @note DAC的输入时钟来自APB1, 时钟频率=120Mhz=8.3ns
*        DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间: tSETTLING = 2us (H750数据手册有写)
*        因此DAC输出的最高速度约为:500Khz,以10个点为一个周期, 最大能输出50Khz左右的波形
*
* @retval      无
*/
void dac_dma_wave_init(void)
{
    DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf={0};

    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();               /* DAC通道引脚端口时钟使能 */
    __HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE();               /* DAC外设时钟使能 */
    __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();                /* DMA时钟使能 */

    gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4;                     /* PA4 */
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;             /* 模拟 */
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);              /* 初始化DAC引脚 */

    g_dma_dac_handle.Instance = DMA2_Stream6;             /* 使用的DAM2 Stream6 */
g_dma_dac_handle.Init.Request = DMA_REQUEST_DAC1_CH1;  /* DAC触发DMA传输 */
/* 存储器到外设模式 */
    g_dma_dac_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;               
    g_dma_dac_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;    /* 外设地址禁止自增 */
g_dma_dac_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;         /* 存储器地址自增 */
/* 外设数据长度:16位 */
g_dma_dac_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;   
/* 存储器数据长度:16位 */
    g_dma_dac_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;     
    g_dma_dac_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;               /* 循环模式 */
    g_dma_dac_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;  /* 中等优先级 */
    g_dma_dac_handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; /* 不使用FIFO */
    HAL_DMA_Init(&g_dma_dac_handle);                            /* 初始化DMA */

/* DMA句柄与DAC句柄关联 */
    __HAL_LINKDMA(&g_dac_dma_handle, DMA_Handle1, g_dma_dac_handle);      

    g_dac_dma_handle.Instance = DAC1;                          /* 选择哪个DAC */
    HAL_DAC_Init(&g_dac_dma_handle);                           /* DAC初始化 */

    /* 关闭采样保持模式,这个模式主要用于低功耗 */
    dac_ch_conf.DAC_SampleAndHold = DAC_SAMPLEANDHOLD_DISABLE;            
    dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_T7_TRGO;           /* 采用定时器7触发 */
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE;/* 使能输出缓冲 */
/* 不将DAC连接到片上外设 */
dac_ch_conf.DAC_ConnectOnChipPeripheral = DAC_CHIPCONNECT_DISABLE;     
dac_ch_conf.DAC_UserTrimming = DAC_TRIMMING_FACTORY;  /* 使用出厂校准 */
/* DAC通道输出配置 */
    HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_dma_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);  
}
该函数用于初始化DAC用DMA的方式输出正弦波。本函数用到的API函数起前面都介绍过,请结合前面介绍过的相关内容来理解源码。这里值得注意的是我们是采用定时器7触发DAC进行转换输出的。
下面介绍DAC DMA使能波形输出函数,其定义如下:
/**
* @brief      DAC DMA使能波形输出
*   @note     TIM7的输入时钟频率(f)来自APB1, f = 120M * 2 = 240Mhz.
*              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 ndtr, uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_HandleTypeDef tim7_handle={0};
TIM_MasterConfigTypeDef master_config={0};

    __HAL_RCC_TIM7_CLK_ENABLE();                                              /* TIM7时钟使能 */

    tim7_handle.Instance = TIM7;                                    /* 选择定时器7 */
    tim7_handle.Init.Prescaler = psc;                                 /* 分频系数 */
    tim7_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;             /* 递增计数 */
tim7_handle.Init.Period = arr;                                     /* 重装载值 */
/* 自动重装 */
    tim7_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    HAL_TIM_Base_Init(&tim7_handle);                            /* 初始化定时器7 */
    master_config.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
master_config.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
/* 配置TIM7 TRGO */
    HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&tim7_handle, &master_config);
    HAL_TIM_Base_Start(&tim7_handle);                       /* 使能定时器7 */
    HAL_DAC_Stop_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1); /* 先停止之前的传输 */
HAL_DAC_Start_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1,
(uint32_t *)g_dac_sin_buf, ndtr, DAC_ALIGN_12B_R);
}
该函数用于使能波形输出,利用定时器7的更新事件来触发DAC转换输出。使能定时器7的时钟后,调用HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数配置TIM7选择更新事件作为触发输出 (TRGO),然后调用HAL_DAC_Stop_DMA函数停止DAC转换以及DMA传输,最后再调用HAL_DAC_Start_DMA函数重新配置并启动DAC和DMA。
最后在main.c里面编写如下代码:
uint16_t g_dac_sin_buf[4096];    /* 发送数据缓冲区 */

/**
* @brief       产生正弦波序列
*   @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 inc = (2 * 3.1415962) / samples; /* 计算增量(一个周期DAC_SIN_BUF个点)*/
    float outdata = 0;
    for (i = 0; i < samples; i++)
{
/* 计算以dots个点为周期的每个点的值,放大maxval倍,并偏移到正数区域 */
        outdata = maxval * (1 + sin(inc * i));  
        if (outdata > 4095) outdata = 4095;     /* 上限限定 */
        //printf("%f\r\n",outdata);
        g_dac_sin_buf = outdata;
    }
}

/**
* @brief       通过USMART设置正弦波输出参数,方便修改输出频率.
* @param       arr : TIM7的自动重装载值
* @param       psc : TIM7的分频系数
* @retval      无
*/
void dac_dma_sin_set(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    dac_dma_wave_enable(100, arr, psc);
}

int main(void)
{
    uint16_t adcx;
    float temp;
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
    sys_cache_enable();                            /* 打开L1-Cache */
    HAL_Init();                                      /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4);         /* 设置时钟, 480Mhz */
    delay_init(480);                                /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                            /* 串口初始化为115200 */
    usmart_dev.init(240);                          /* 初始化USMART */
    mpu_memory_protection();                      /* 保护相关存储区域 */
    led_init();                                             /* 初始化LED */
    lcd_init();                                             /* 初始化LCD */
    key_init();                                             /* 初始化按键 */
    adc_init();                                             /* 初始化ADC */
    dac_dma_wave_init();                                  /* 初始化DAC通道1 DMA波形输出 */
    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, "KEY0:5Khz  KEY1:50Khz", RED);
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC VAL:", BLUE);
    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC VOL:0.000V", BLUE);
    lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "ADC VOL:0.000V", BLUE);
    dac_creat_sin_buf(2048, 100);
    dac_dma_wave_enable(100, 100 - 1, 24 - 1);
    while (1)
    {
        t++;
        key = key_scan(0);  /* 按键扫描 */
        if (key == KEY0_PRES)                             /* 高采样率 , 约5Khz波形 */
        {
            dac_creat_sin_buf(2048, 100);               /* 产生正弦波函序列 */
/* 500Khz触发频率, 100个点, 得到最高5KHz的正弦波. */
            dac_dma_wave_enable(100, 20 - 1, 24 - 1);           
        }
        else if (key == KEY1_PRES)                       /* 低采样率 , 约50Khz波形 */
        {
            dac_creat_sin_buf(2048, 10);                /* 产生正弦波函序列 */
/* 500Khz触发频率, 10个点, 可以得到最高50KHz的正弦波. */
            dac_dma_wave_enable(10, 20 - 1, 24 - 1);            
        }
        adcx = DAC1->DHR12R1;                             /* 获取DAC1_OUT1的输出状态 */
        lcd_show_xnum(94, 130, adcx, 4, 16, 0, BLUE);/* 显示DAC寄存器值 */
        temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);             /* 得到DAC电压值 */
        adcx = temp;
        lcd_show_xnum(94, 150, temp, 1, 16, 0, BLUE);/* 显示电压值整数部分 */
        temp -= adcx;
        temp *= 1000;
        lcd_show_xnum(110, 150, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);  /* 显示电压值的小数部分 */
        adcx = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY,20);/*得到ADC通道19的转换结果*/
        temp = (float)adcx * (3.3 / 65536);      /* 得到ADC电压值(adc是16bit的) */
        adcx = temp;
        lcd_show_xnum(94, 170, temp, 1, 16, 0, BLUE);   /* 显示电压值整数部分 */
        temp -= adcx;
        temp *= 1000;
        lcd_show_xnum(110, 170, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/* 显示电压值的小数部分 */
        if (t == 10)        /* 定时时间到了 */
        {
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
            t = 0;
        }
        delay_ms(5);
    }
}
adc_init函数初始化ADC1,用于测量DAC通道1的电压值。
dac_dma_wave_init函数初始化DAC通道1,并指定DMA搬运的数据的开始地址和目标地址。dac_creat_sin_buf函数用于产生正弦波序列,并保存在g_dac_sin_buf数组中,供给DAC转换。在进入wilhe(1)循环之前,dac_dma_wave_enable函数默认配置DAC的采样点个数时100,并配置定时器7的溢出频率为100KHz。这样就可以输出1KHz的正弦波。下面给大家解释一下为什么是输出1KHz的正弦波?
定时器7的溢出频率为100KHz,不记得怎么计算的朋友,请回顾基本定时器的相关内容,这里直接把公式列出:
Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk
看到dac_dma_wave_enable(100, 100 - 1, 24 - 1);这个语句,第二个形参是自动重装载值,第三个形参是分频系数,那么代入公式,可得:
Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk= ((99+1)*(23+1))/ 240MHZ= 0.00001s
得到定时器的更新事件周期是0.00001秒,即更新事件频率为100KHz,也就得到DAC输出触发频率为100KHz。
再结合总一个正弦波共有100个采样点,就可以得到正弦波的频率为100KHz/100 = 1KHz。
知道了正弦波的频率怎么来的,下面代码中,按下按键KEY0,得到5KHz的正弦波,按下按键KEY1,得到50KHz的正弦波,计算方法都一样的。
dac_dma_sin_set函数可以通过USMART设置正弦波输出参数,方便修改输出频率。
34.4.4 下载验证
下载代码后,可以看到LED0不停的闪烁,提示程序已经在运行了。LCD显示如图34.4.4.1所示:
第三十四章 DAC实验30663.png
图34.4.4.1 DAC输出正弦波实验测试图

上图是将跳线帽连接多功能端口P3的ADC和DAC两个排针,可以看到ADC VOL的值随着DAC的输出变化而变化,即ADC采集到的值是不停变化的。由于变化太快了,这样看不出采集到值形成什么波形,下面我们借用示波器来进行观察,首先将探头接到DAC的排针上。
没有按下任何按键之前,默认是输出1KHz(100个采样点)的正弦波,如下图所示:
第三十四章 DAC实验30858.png
图34.3.4.2 默认DAC输出的的正弦波

当按下KEY0后,DAC输出5KHz(100个采样点)的正弦波,如下图所示:
第三十四章 DAC实验30922.png
图34.3.4.3 按下KEY0,DAC输出的的正弦波

当按下KEY1后,DAC输出30KHz(10个采样点)的正弦波,如下图所示:
第三十四章 DAC实验30991.png
图34.3.4.4 按下KEY1,DAC输出的的正弦波

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如果想吃一顿饺子,就得从冰箱里取出肉,剁馅儿,倒面粉、揉面、醒面,擀成皮儿,下锅……
一整个繁琐流程,就是为了出锅时那一嘴滚烫流油的热饺子。

如果这个过程,禁不住饿,零食下肚了,饺子出锅时也就不香了……《非诚勿扰3》
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