[STM32]DAC全解分析

Stm32F1 Dac 全解分析

存在疑问

1. V_REF 能不能大于V_DDA
2. 允许同步更新是什么意思
3. 输出缓存原理和具体影响

DAC简介

主要特点：

+ 2个DAC转换器，支持两路输出
+ 8位或者12位数字输入，12位需要设置数据对齐方向（左对齐或右对齐）
+ 允许同步更新
+ 生成噪声或者三角波
+ 双DAC同时或者分别转换
+ 每个通道有DMA功能
+ 外部触发转换
+ 输入参考电压

简单介绍：

DAC整体框图

名称	符号	注释
模拟电源，输入	VDDA	模拟电源正极
模拟电源地，输入	VSSA	模拟电源地
正参考电压，输入	VREF+	正参考电压：2.4V - VDDA(3.3V)
模拟电压输出，输出	DAC_OUTX	X通道模拟输出
外部中断线9	EXTI_9	外部中断触发
定时器中断	TIMX_TRGO	定时器中断触发
软件触发	SWTRGX	通过软件置1
数据保持寄存器	DHRX	存储转换数据
数据输出寄存器	DORX	DHRX 自动或者触发后传入该寄存器
控制寄存器	DAC_CRX	控制DAC转换状态，TSEL等均属于本寄存器

DAC数据格式

Stm32 支持8位和12位转换

DAC输出电压=V_REF*(DOR/2^m) m为8，12

触发方式

触发方式有定时器触发、外部事件触发和软件触发

其中软件触发和无触发时，数据从DHR->DOR仅需1个APB时钟，其他方式均需3个APB时钟

软件触发会自动清零，只需关心何时置‘1’

噪声

三角波

设置WAVEx[1:0]位为’10’选择DAC的三角波生成功能。设置DAC_CR寄存器的MAMPx[3:0]位来选择三角波的幅度。内部的三角波计数器每次触发事件之后3个APB1时钟周期后累加1。计数器的值与DAC_DHRx寄存器的数值相加并丢弃溢出位后写入DAC_DORx寄存器。在传入DAC_DORx寄存器的数值小于MAMP[3:0]位定义的最大幅度时，三角波计数器逐步累加。一旦达到设置的最大幅度，则计数器开始递减，达到0后再开始累加，周而复始。 将WAVEx[1:0]位置’0’可以复位三角波的生成。

可知：频率需要MAMP、TIM共同改变。

单通道函数配置

函数配置流程图

NoMode

DMA

TIM

EXTI

Software

GPIO_Init

DAC_Init

Mode

DAC_cmd

DMA_Init

TIM_Init

EXTI_Init

DAC_SoftwareTriggerCmd

波形输出函数图

噪声

GPIO_Init

DAC_Init

TIM_Init

三角波

正弦波

GPIO_Init

DAC_Init

TIM_init

DMA_Init

注：图中为定时器触发
寄存器和库函数见此

直接输出

直接输出需要配置I/O口，参考手册要求配置成模拟输入

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//旦使能DACx通道，相应的GPIO引脚就会自动与DAC的模拟输出相连，为了避免寄生的干扰和额外的功耗，引脚PA4/PA5在之前应当设置成“模拟输入”
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

配置DAC_CR_X寄存器，详细函数内容

DAC_InitTypeDef DAC_InitStruct;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC,ENABLE);
DAC_InitStruct.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None;
DAC_InitStruct.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;
DAC_InitStruct.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;//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,不稳定不使用	
DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;
DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_InitStruct);
DAC_Cmd(DAC_Channek_1,&DAC_InitType);

此时已经配置完毕，调用如下命令设置电压

DAC_SetChannel1DAta(DAC_Align_12b_R,0);

定时器触发

修改DAC_CR_X寄存器配置中 DAC_Trigger

DAC_InitStruct.DAC_Trigger=DAC_Trigger_T6_TRGO;

配置定时器TIM6的寄存器,具体内容见[TIM介绍]

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;		
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 10 -1;		
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72;		
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM6,&TIM_TimeBaseInitStruct);  	
TIM_SelectOutputTrigger(TIM6,TIM_TRGOSource_Update);

定时器触发的含义是，当[定时器]更新事件的时候，会将DHR寄存器的内容传递到DOR,然后转换输出，主要配合控制其他功能，如下面的波形输出

外部事件触发

修改DAC_CR_X寄存器配置中 DAC_Trigger

DAC_InitStruct.DAC_Trigger=DAC_Trigger_T6_TRGO;

配置GPIO

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);

配置EXTI寄存器,具体内容见[EXTI]

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line9;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Event;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

软件触发

修改DAC_CR_X寄存器配置中 DAC_Trigger

DAC_InitStruct.DAC_Trigger=DAC_Trigger_Software;

配置完成后，调用如下函数

DAC_SoftwareTriggerCmd(DAC_Channel_1,ENABLE);

该情况下

• 从DHR到DOR只需一个APB时钟
• 必须保证已通过其他方式设置过DHR寄存器，如DMA或SetChannel1Data

三角波

配置DAC_CR_X寄存器

DAC_InitStruct.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Triangle;
DAC_InitStruct.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T6_TRGO;
DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_TriangleAmplitude_4095;

配置TIM6即可，也可以通过外部中断或者软件触发

可知：

• 通过设置DAC_SetChannel1DAta(DAC_Align_12b_R,DHR)可设置基值
• 通过设置DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_TriangleAmplitude_4095可设置最大幅值
• 通过设置TIM和TriangleAmplitude共同改变频率

噪声

配置DAC_CR_X寄存器

DAC_InitStruct.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Noise;
DAC_InitStruct.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T6_TRGO;
DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0;

通过设置LFSRUnmask可以屏蔽部分数据

DMA产生正弦波

#include "sign.h"
u16 SineWave_Value[256]; 

/********正弦波输出表***********/
//cycle :波形表的位数 (0~256)
//Um        :输出电压的峰值(0~1.5)
/*******************************/
void SineWave_Data( u16 cycle ,u16 *D,float Um)
{
    u16 i;
    for( i=0;i<cycle;i++)
    {
        D[i]=(u16)((Um*sin(( 1.0*i/(cycle-1))*2*PI)+Um)*4095/3.3);
    }
}


/****************初始化引脚******************/
void SineWave_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //开时钟
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       //推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //输出速率 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_4 ; //选择引脚
    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4)  ;   //拉高输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);      //初始化
}

/******************DAC初始化ˉ*************************/
void SineWave_DAC_Config( void)
{
    DAC_InitTypeDef            DAC_InitStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);//开DAC时钟

  /**************DAC结构初始化*******************/
    DAC_StructInit(&DAC_InitStructure);    
    DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;//不产生波形
    DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable; //不使能输出缓存
    DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T2_TRGO;//DAC触发为定时器2触发
    DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);//初始化
    DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);    //使能DAC的通道1
    DAC_DMACmd(DAC_Channel_1, ENABLE); //使能DAC通道1的DMA  
}

/*********定时器初始化************/
void SineWave_TIM_Config(u32 Wave1_Fre)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef    TIM_TimeBaseStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开时钟
    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;     //不预分频
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0; //不分频
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = Wave1_Fre;//设置输出频率
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);//设置TIME输出触发为更新模式
}

/*********DMA配置***********/
void SineWave_DMA_Config(void)
{                  
    DMA_InitTypeDef            DMA_InitStructure;
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE);//开启DMA2时钟

    DMA_StructInit( &DMA_InitStructure);        //DMA结构体初始化
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;//从寄存器读数据
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 256;//寄存器大小
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不递增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址递增
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//宽度为半字
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//宽度为半字
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;//优先级非常高
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//关闭内存到内存模式
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//循环发送模式

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DAC_DHR12R1;//外设地址为DAC通道1的地址
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)SineWave_Value;//波形数据表内存地址
        DMA_Init(DMA2_Channel3, &DMA_InitStructure);//初始化
        DMA_Cmd(DMA2_Channel3, ENABLE); //使能DMA通道3  　　  

}

/**********正弦波初始化**********************/
//Wave1_Fre:    频率值（0~60 000)Hz
//Um             :  电压峰值（0.0~1.5）V
/*******************************************/

void SineWave_Init(u16 Wave1_Fre,float Um)
{
    u32 f1;
    f1=(u32)(72000000/sizeof(SineWave_Value)*2/Wave1_Fre);
    SineWave_Data(256,SineWave_Value,Um);     
    SineWave_GPIO_Config();             
    SineWave_TIM_Config(f1);            
    SineWave_DAC_Config();              
    SineWave_DMA_Config();              
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);             
}

该代码原博主

双通道函数配置

以上内容随意组合，只需注意初始化各个寄存器

库函数及寄存器

在这里主要列出寄存器和库函数的对应关系，方便经常使用库函数的人查阅手册。

控制寄存器DAC_CR

寄存器位(x=1,2)	库函数
DMAENX	DAC_DMACmd()
MAMPX	DAC_InitTypeDef.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude
WAVEX	DAC_InitTypeDef.DAC_wave_generation
TESLX TENX	DAC_InitTypeDef.DAC_Trigger
BOFFX	DAC_InitTypeDef.DAC_OutputBuffer
ENX	DAC_Cmd()

软件触发寄存器DAC_SWTRIGR

寄存器位(x=1,2)	库函数
SWTRIGX	DAC_SoftwareTriggerCmd()

数据保持寄存器DAC_DHR

寄存器位(x=1,2)	库函数
putBuffer
ENX	DAC_Cmd()

软件触发寄存器DAC_SWTRIGR

寄存器位(x=1,2)	库函数
SWTRIGX	DAC_SoftwareTriggerCmd()

数据保持寄存器DAC_DHR

寄存器位(x=1,2)	库函数
DACCXDHDAC_Set	DAC_SetChannelX Data()