STM32 DAC 学习笔记

2023-11-05

（本文基于SYM32F4，部分参数说明参考标准库）

DAC简介

作用就是把输入的数字编码，转换成对应的模拟电压输出。DAC 可以按 8 位或 12 位模式进行配置，并且可与 DMA 控制器配合使用。在 12 位模式下，数据可以采用左对齐或右对齐。DAC 有两个输出通道，每个通道各有一个转换器。在 DAC 双通道模式下，每个通道可以单独进行转换；当两个通道组合在一起同步执行更新操作时，也可以同时进行转换。可通过一个输入参考电压引脚 Vref+ （与 ADC 共享）来提高分辨率。

DAC功能框图

在这里插入图片描述

参考电压

DAC使用Vref+作为参考电压，STM32规定了DAC的Vref+的输入范围为2.4-3.3V设计原理图时一般把Vssa接地，Vref+和Vdda接3.3V，可以得到DAC的电压输出范围是0~3.3V。

如果需要输出的电压范围变宽，需要外加电压转换电路将DAC的输出按比例抬升。
数模转换及输出通道

这是DAC的核心部件，它以Vref+为参考电源，以数据寄存器DORx的数字编码作为输入，经过其转换得的模拟信号通过右侧DAC_OUTx通道输出。

STM32中有两个DAC，每个DAC有一个对应的输出通道连接到特定引脚（需要配置为模拟输入功能）
触发源及DHRx寄存器

使用DAC时不能直接对DORx寄存器写数据，任何输出到DAC通道x的数据都必须写入到DHRx寄存器中

数据写入到DHRx寄存器后，DAC会根据触发配置进行处理：

若使用硬件触发，则DHRx中的数据会在3个APB1时钟周期后传输至DORx，DORx随之输出相应的模拟电压到输出通道

若使用外部事件触发，可以使用定时器（TIMx_TRGO）、EXTI_9信号或软件触发（SWTRIGx）这几种方式

配置参数

DAC_Trigger：
用于配置DAC的触发模式，当DAC产生相应的触发事件时才会把DHRx寄存器的值转移到DORx寄存器中进行转换。可以选取的模式：
·硬件触发模式（DAC_Trigger_None）：DHRx寄存器内的数据会在3个APB1时钟周期内自动转换至DORx进行转换

· 定时器触发模式（DAC_Trigger_T2/4/5/6/7/8_TRGO）：使用定时器2、4、5、6、7、8控制DHRx寄存器的数据按时间转移到DORx中进行转换，利用这种方式可以输出特定的波形

· EXTI_9触发模式（DAC_Trigger_Ext_IT9）：当产生EXTI_9事件时触发转换（如IO中断）

· 软件触发模式（DAC_Trigger_Software）：本模式下向DAC_SWTRIGR寄存器写入配置即可触发信号转换
DACWaveGeneration：
用于设置是否使用DAC输出伪噪声或三角波
使用伪噪声或三角波时，DAC都会把LFSR寄存器的值叠加在DHRx数值上，产生伪噪声或三角波。
DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude：
通过控制DAC_CR的MAMP2位设置LFSR寄存器位的数据，即当使用伪噪声或三角波输出时要叠加到DHRx的值，非噪声或三角波输出模式下本参数无效。

使用伪噪声输出时LFSR=0xAAA，MAMP2寄存器位可以屏蔽LFSR的某些位，这时把本结构体成员赋值为DAC_LFSRUnmask_Bit0~DAC_LFSRUnmask_Bit11_0等宏即可；

使用三角波输出时，本结构体设置三角波的最大幅值，可选择DAC_TriangleAmplitude_1~ DAC_TriangleAmplitude_4096等。
DAC_OutputBuffer：
用于控制是否使能DAC的输出缓冲，使能了DAC输出缓冲可以减小输出阻抗，适合直接驱动一些外部负载

实验验证

我们可以通过DAC通道产生正弦波来验证实验。
要输出正弦波，实质是控制DAC以正弦函数关系来输出电压。由于模拟信号是连续的而数字信号是离散的，所以使用DAC输出正弦波时只能按一定时间间隔输出正弦曲线上的点，在该时段内输出相同的电压值，若缩短时间间隔，提高单个周期内输出点数，可以逐渐逼近连续正弦波的图形。

因为正弦波是周期函数，所以我们只需要得到单个周期内的数据即可。为了增加响应速度，减少单片机运算量，我们一般提前算好数据存入表中查表使用。

数据准备
可写入寄存器的最大值是12位所以就是2^12=4096
sin范围是[0,1]，可以经过处理：v=3.3*（sin+1）/2，此时的范围就是[0,3.3]

把电压值以DAC寄存器的形式表示：Reg=（4096/3.3）v=2^11(sin+1)
此时存储到寄存器的值的范围就是[0,4096]

我们在单个周期内取32个点进行电压输出，所以就在[0，2Π]内等距取32个点按上面的公式算出来形成数组表格。
控制DAC输出时，每隔固定的时间就取出数组中的一个值进行输出即可模拟正弦波，改变时间间隔长度可以改变模拟正弦的周期

最后我们可以得到一组值：
在这里插入图片描述
下面我们进行配置：

uint16_t Sine12bit[32] = {
 2048 , 2460 , 2856 , 3218 , 3532 , 3786 , 3969 , 4072 ,
 4093 , 4031 , 3887 , 3668 , 3382 , 3042 , 2661 , 2255 ,
 1841 , 1435 , 1054 , 714 , 428 , 209 , 65 , 3 ,
 24 , 127 , 310 , 564 , 878 , 1240 , 1636 , 2048
 };

void DAC_Config(void)
{
	DAC_InitTypeDef  DAC_Structer;
	DAC_Structer.DAC_Trigger	= DAC_Trigger_Software;//使用软件触发
	DAC_Structer.DAC_WaveGeneration  = DAC_WaveGeneration_None;//不使用波形发生器
	DAC_Structer.DAC_OutputBuffer  = DAC_OutputBuffer_Enable; //使用DAC输出缓冲
	DAC_Structer.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_TriangleAmplitude_4095;//本实验没有用到，随便设置
	DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_Structer);
	DAC_Cmd(DAC_Channel_1,ENABLE);
	
}

void TIM2_IRQHandler(void)
{
	static u8 i=0;
	TIM_ClearITPendingBit (TIM2,TIM_IT_Update);
	DAC->DHR12R1 = Sine12bit[i];
	//DAC_SetChannel1Data (DAC_Align_12b_R,Sine12bit[i]);/这个和上面一行效果一样
	DAC_SoftwareTriggerCmd(DAC_Channel_1,ENABLE);//需要注意的是，每次更改DHRx寄存器的值，都要用这个函数使能后才能输出
	i++;
	if(i>31) 
	{
		i=0;
	}
}

最够得到结果可以用示波器看到是一个正弦波（这个正弦波还是会有噪声的）

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