一、DAC简介
DAC(Digital-to-Analog Converter),即数字/模拟转换模块,故名思议,它的作用就是把输入的数字编码,转换成对应的模拟电压输出,它的功能与 ADC 相反。在常见的数字信号系统中,大部分传感器信号被化成电压信号,而 ADC 把电压模拟信号转换成易于计算机存储、处理的数字编码,由计算机处理完成后,再由 DAC 输出电压模拟信号,该电压模拟信号常用来驱动某些执行器件,使人类易于感知。如音频信号的采集及还原就是这样一个过程。
STM32 具有片上 DAC 外设,它的分辨率可配置为 8 位或 12 位的数字输入信号,具有两个 DAC 输出通道,这两个通道互不影响,每个通道都可以使用 DMA 功能,都具有出错检测能力,可外部触发。
二、DAC通道选择
在 STM32 中具有 2 个这样的 DAC 部件,每个 DAC 有 1 个对应的输出通道连接到特定的引脚,即:PA4-通道 1
,PA5-通道 2
,为避免干扰,使用 DAC 功能时,DAC 通道引脚需要被配置成模拟输入功能(AIN)。
三、新建工程
1. 打开 STM32CubeMX 软件,点击“新建工程”
2. 选择 MCU 和封装
3. 配置时钟
RCC 设置,选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)
选择 Clock Configuration,配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz
修改 HCLK 的值为 72 后,输入回车,软件会自动修改所有配置
4. 配置调试模式
非常重要的一步,否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置,选择 Debug 为 Serial Wire
四、DAC1
4.1 参数配置
在 Analog
中选择 DAC
设置,并选择 OUT1 Configuration
通道1
或者在右边图找到
PA4
引脚,选择 DAC_OUT1
具体配置参数如下。
-
OUT1/2 Configuration:
对应两个输出通道。 -
External Trigger:
外部中断EXTI9 触发
就是使用外部中断来触发DAC。 -
Output Buffer:
使能DAC输出缓存。
DAC 集成了 2 个输出缓存,可以用来减少输出阻抗,无需外部运放即可直接驱动外部负载。每个 DAC 通道输出缓存可以通过设置 DAC_CR 寄存器的 BOFFx 位来使能或者关闭。
如果带载能力还不行,后面就接一个电压跟随器,选择运放一定要选择电流大的型号。
使能输出缓冲后,DAC 输出的最小电压为 0.2V,最大电压为 VREF+-0.2,而未使能输出缓冲则输出可达到0V。
-
Trigger:
选择DAC的触发方式
Timer 2/4/5/6/7/8 Trigger Out event
定时器触发,利用这种方式可以输出特定的波形。在这里我们选择定时器2。
Software trigger
软件触发,在本模式下,向 DAC_SWTRIGR 寄存器写入配置即可触发信号进行转换。 -
Wave generation mode:
-
Triangle wave generation
:输出三角波。 -
Noise wave generation
:输出噪声。
-
- Maximum Triangle Amplitude:最大三角波幅,设三角波幅值为3.3V,即4095。
五、TIM2通用定时器
5.1 参数配置
在 Timers
中选择 TIM2
设置,时钟源 Clock Source
选择内部时钟 Internal Clock
在 Parameter Settings
进行具体参数配置。
定时器频率:
TIM2的定时器频率:f = Tclk/[(psc+1) * (cnt+1)] = 72MHz/[4*9] = 2MHz。
- 定时器时钟Tclk:72MHz
- 预分频器psc:3
- 自动重装载值cnt:8
-
Prescaler(时钟预分频数):4-1
则驱动计数器的时钟 CK_CNT = CK_INT(即72MHz)/(3+1) = 18MHz
- Counter Mode(计数模式):Up(向上计数模式)
- Counter Period(自动重装载值):9-1
- auto-reload-preload(自动重装载):Disable(不使能)
-
TRGO Parameters(触发输出):Update Event(更新事件)
在定时器的定时时间到达的时候输出一个信号(如:定时器更新产生TRGO信号来触发ADC的同步转换)
5.2 生成代码
输入项目名和项目路径
选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5
每个外设生成独立的
’.c/.h’
文件不勾:所有初始化代码都生成在 main.c
勾选:初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。
点击 GENERATE CODE 生成代码
六、库函数
/* IO operation functions *****************************************************/
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel); //开启DAC输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel); //关闭DAC输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t* pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment); //需要函数中不断开启 //开启DAC的DMA输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel); //关闭DAC的DMA输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data); //设置DAC输出值
uint32_t HAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel); //获取DAC输出值
/**
* @brief Starts the TIM Base generation.
* @param htim TIM Base handle
* @retval HAL status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start(TIM_HandleTypeDef *htim);
七、修改main函数
添加 HAL_TIM_Base_Start()
函数,启动定时器。
添加 HAL_DAC_Start()
函数,启动 DAC 输出。
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_DAC_Init();
MX_TIM2_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
八、实验现象
设三角波幅值为3.3V,即4095,所以三角波的频率为:定时器频率/(设定值x2) = 2000000Hz/(4095x2) ≈ 244.2Hz,与示波器测量结果244.9Hz接近。
九、注意事项
用户代码要加在 USER CODE BEGIN N
和 USER CODE END N
之间,否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后,会被删除。
• 由 Leung 写于 2021 年 3 月 16 日
• 参考:STM32CubeMX系列教程8:数模转换(DAC)
【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十---DAC
输出结果 配置_STM32CubeMX软件开发教程——DAC输出三角波
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