【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)

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第34章       STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)

本章节为大家讲解标准SPI接线方式驱动模数转换器DAC8501。

34.1 初学者重要提示

34.2 DAC结构分类和技术术语

34.3 DAC8501硬件设计

34.4 DAC8501关键知识点整理(重要)

34.5 DAC8501驱动设计

34.6 SPI总线板级支持包(bsp_spi_bus.c)

34.7 DAC8501支持包中断方式(bsp_spi_dac8501.c)

34.8 DAC8501驱动移植和使用

34.9 实验例程设计框架

34.10 实验例程说明(MDK)

34.11 实验例程说明(IAR)

34.12 总结

 

 

34.1 初学者重要提示

  1.   学习本章节前,务必优先学习第31章。
  2.   DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,带片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
  3.   我们的H7板子配套了SPI + DMA方式控制DAC8501,而F4系列不方便实现,确切的说是可以用DMA方式,但是不方便控制写入速度,需要借助定时器中断进行更新,实用价值不是很大。
  4.   DAC8501数据手册,模块原理图和接线图都已经放到本章教程配置例子的Doc文件里。
  5.   文件bsp_spi_bus.c文件公共的总线驱动文件,支持串行FLASH、TSC2046、VS1053、AD7705、ADS1256等SPI设备的配置。

34.2 DAC结构分类和技术术语

在本教程的第33章进行了详细说明。

34.3 DAC8501硬件设计

DAC的原理图下载:

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=97262 。

34.3.1 DAC8501模块规格

  • 产品规格:

1、供电电压: 2.7 - 5.5V【3.3V供电时,输出电压也可以到5V】。

2、通道数: 2路  (通过2片DAC8501E实现)。

3、输出电压范围 : 0 - 5V【零位 < 0.020V, 满位 > 4.970V】。

4、分辨率: 16位。

5、功耗 :  小于10mA。

6、MCU接口 :高速 SPI (30M) 支持 3.3V和5V单片机。

7、DAC输出模拟带宽:350KHz。

8、DAC输出响应: 10uS 到 0.003% FSR。

  • 产品特点:

1、输出和供电电压无关;模块内带升压电路和5V基准。

2、自适应单片机的电平(2.7 - 5V 均可以)。

3、输出电压轨到轨,最高电压可以到 4.970V 以上。

  • 产品效果:

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34.3.2 DAC8501硬件接口

V6板子上DAC8501模块的插座的原理图如下(NRF24L01,AD9833,DAC8563和TM7705都是用的而这个插座):

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第3张图片 

实际对应开发的位置如下:

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34.4 DAC8501关键知识点整理(重要)

驱动DAC8501需要对下面这些知识点有个认识。

34.4.1 DAC8501基础信息

  •   单通道DAC,带片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
  •   模拟输出带宽350KHz。
  •   供电范围2.7V到5.5V。
  •   具有低功耗特性。
  •   上电复位输出0V。

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34.4.2 DAC8501每个引脚的作用

DAC8501的封装形式:

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  •   Vdd

供电范围2.7-5.5V。

  •   Vref

稳压基准输入。

  •   Vfb

输出运放的反馈。

  •   Vout

模拟输出电压,输出运放具有轨到轨特性。

  •   SYNC (片选)

低电平有效,当SYNC变为低电平时,它使能输入移位寄存器,并且数据采样在随后的时钟下降沿。 DAC输出在第24个时钟下降沿之后更新。 如果SYNC在第23个时钟沿之前变高,SYNC的上升沿将充当中断,并且DAC8501将忽略写序列。

  •   SCLK

时钟输入端,支持30MHz。

  •   Din

串行时钟输入,每个时钟下降沿将数据写到的24bit的输入移位寄存器。

  •   GND

接地端。

34.4.3 DAC8501输出电压计算公式

DAC8501的计算公式如下:

 

  •   D

配置DAC8501数据输出寄存器的数值,范围0 到2^16 – 1,即0到65535。

  •   VREF

使用外部参考电压,由VREFIN引脚的输入决定。

  •   Vout

输出电压。

34.4.4 DAC8501时序图

DAC8501的时序图如下:

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这个时序里面有三个参数尤其重要,后面时序配置要用到(对于F4系列主要是第1个参数,H7系列这三个都要用的)。

  •   f(1)

供电2.7到3.6V时,最高时钟20MHz。

供电3.6到5.5V时,最高时钟30MHz。

  •  t(4)

SYNC低电平有效到SCLK第1个上降沿信号的时间没有最小值限制,可以为0。

  •   t(8)

每传输24bit数据后,SYNC要保持一段时间的高电平。

供电2.7到3.6V时,最小要求50ns。

供电3.6到5.5V时,最小要求33ns。

34.4.5 DAC8501寄存器配置

DAC8501的寄存器配置是24bit格式:

 

控制DAC8501每次要传输24bit数据,高8bit控制位 + 16bit数据位。

控制位的PD1和PD0定义如下:

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PD1 PD0 决定4种工作模式:

0   0  ---> 正常工作模式

0   1  ---> 输出接1K欧到GND

1   0  ---> 输出100K欧到GND

1   1  ---> 输出高阻

34.5 DAC8501驱动设计(中断更新方式)

DAC8501的程序驱动框架设计如下:

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有了这个框图,程序设计就比较好理解了。

34.5.1 第1步:SPI总线配置

spi总线配置通过如下两个函数实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_InitSPIBus
*    功能说明: 配置SPI总线。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIBus(void)
{    
    g_spi_busy = 0;
    
    bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_1EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_InitSPIParam
*    功能说明: 配置SPI总线参数,时钟分频,时钟相位和时钟极性。
*    形    参: _BaudRatePrescaler  SPI总线时钟分频设置,支持的参数如下:
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_2    2分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_4    4分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_8    8分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_16   16分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_32   32分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_64   64分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_128  128分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_256  256分频
*                                                        
*             _CLKPhase           时钟相位,支持的参数如下:
*                                 SPI_PHASE_1EDGE     SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据
*                                 SPI_PHASE_2EDGE     SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据
*                                 
*             _CLKPolarity        时钟极性,支持的参数如下:
*                                 SPI_POLARITY_LOW    SCK引脚在空闲状态处于低电平
*                                 SPI_POLARITY_HIGH   SCK引脚在空闲状态处于高电平
*
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)
{
    /* 提高执行效率,只有在SPI硬件参数发生变化时,才执行HAL_Init */
    if (s_BaudRatePrescaler == _BaudRatePrescaler && s_CLKPhase == _CLKPhase && s_CLKPolarity == _CLKPolarity)
    {        
        return;
    }

    s_BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler;    
    s_CLKPhase = _CLKPhase;
    s_CLKPolarity = _CLKPolarity;
    
    
/* 设置SPI参数 */
    hspi.Instance               = SPIx;                   /* 例化SPI */
    hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler;     /* 设置波特率 */
    hspi.Init.Direction         = SPI_DIRECTION_2LINES;   /* 全双工 */
    hspi.Init.CLKPhase          = _CLKPhase;              /* 配置时钟相位 */
    hspi.Init.CLKPolarity       = _CLKPolarity;           /* 配置时钟极性 */
    hspi.Init.DataSize          = SPI_DATASIZE_8BIT;      /* 设置数据宽度 */
    hspi.Init.FirstBit          = SPI_FIRSTBIT_MSB;       /* 数据传输先传高位 */
    hspi.Init.TIMode            = SPI_TIMODE_DISABLE;     /* 禁止TI模式  */
    hspi.Init.CRCCalculation    = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 禁止CRC */
    hspi.Init.CRCPolynomial     = 7;                       /* 禁止CRC后,此位无效 */
    hspi.Init.NSS               = SPI_NSS_SOFT;            /* 使用软件方式管理片选引脚 */
    hspi.Init.Mode                  = SPI_MODE_MASTER;    /* SPI工作在主控模式 */

    /* 复位SPI */
    if(HAL_SPI_DeInit(&hspi) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);     
    }


    if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    
}

关于这两个函数有以下两点要做个说明:

  •   函数bsp_InitSPIBus里面的配置是个初始设置。实际驱动芯片时,会通过函数bsp_InitSPIParam做再配置。
  •   函数bsp_InitSPIParam提供了时钟分频,时钟相位和时钟极性配置。驱动不同外设芯片时,基本上调整这三个参数就够。当SPI接口上接了多个不同类型的芯片时,通过此函数可以方便的切换配置。

34.5.2 第2步:SPI总线的查询,中断和DMA方式设置

注:推荐使用查询方式。

SPI驱动的查询,中断和DMA方式主要通过函数bsp_spiTransfer实现数据传输:

/*
*********************************************************************************************************
*                                 选择DMA,中断或者查询方式
*********************************************************************************************************
*/
//#define USE_SPI_DMA    /* DMA方式  */
//#define USE_SPI_INT    /* 中断方式 */
#define USE_SPI_POLL   /* 查询方式 */

uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];  
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_spiTransfer
*    功能说明: 启动数据传输
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_spiTransfer(void)
{
    if (g_spiLen > SPI_BUFFER_SIZE)
    {
        return;
    }
    
    /* DMA方式传输 */
#ifdef USE_SPI_DMA
    wTransferState = TRANSFER_WAIT;
    
    if(HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)    
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    while (wTransferState == TRANSFER_WAIT)
    {
        ;
    }
#endif

    /* 中断方式传输 */    
#ifdef USE_SPI_INT
    wTransferState = TRANSFER_WAIT;

    if(HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)    
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    while (wTransferState == TRANSFER_WAIT)
    {
        ;
    }
#endif

    /* 查询方式传输 */    
#ifdef USE_SPI_POLL
    if(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen, 1000000) != HAL_OK)    
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    
#endif
}

通过开头宏定义可以方便的切换中断,查询和DMA方式。

34.5.3 第3步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置

首先回忆下STM32F4支持的4种时序配置。

  •   当CPOL = 1, CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 0, CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 1, CPHA = 0时

SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 0 ,CPHA= 0时

SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

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有了F4支持的时序配置,再来看下DAC8501的时序图:

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第12张图片 

首先DAC8501是下降升沿做数据采集,所以STM32F4的可选的配置就是:

CHOL = 0,  CPHA = 1

CHOL = 1,  CPHA = 0

对于这两种情况的主要区别是空闲状态下SCLK时钟选择高电平还是低电平,根据上面的时序图和DAC8501的数据手册,两种情况下都可以正常运行。经过实际测试,STM32F4使用这两个配置确实都可以正常运行。程序里面默认是选择CHOL = 0,  CPHA = 1。

34.5.4 第4步:单SPI接口管理多个SPI设备的切换机制

单SPI接口管理多个SPI设备最麻烦的地方是不同设备的时钟分配,时钟极性和时钟相位并不相同。对此的解决解决办法是在片选阶段配置切换,比如DAC8501的片选:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS1
*    功能说明: DAC8501 片选控制函数
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
{
    if (_Level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */    
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_4, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS1_0();
    }
    else
    {        
        CS1_1();    
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }    
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS2(0)
*    功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。
*    形    参: 无
    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level)
{
    if (_level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_4, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS2_0();
    }
    else
    {
        CS2_1();
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }
}

通过这种方式就有效的解决了单SPI接口管理多设备的问题。因为给每个设备都配了一个独立的片选引脚,这样就可以为每个设备都配置这么一个片选配置。

但是频繁配置也比较繁琐,所以函数bsp_InitSPIParam里面做了特别处理。当前配置与之前配置相同的情况下无需重复配置。

34.5.5 第5步:DAC8501的数据更新

DAC8501的双通道数据更新通过下面的函数实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetDacData
*    功能说明: 设置DAC数据
*    形    参: _ch, 通道,
*             _data : 数据
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
{
    uint32_t data;

    /*
        DAC8501.pdf page 12 有24bit定义

        DB24:18 = xxxxx 保留
        DB17: PD1
        DB16: PD0

        DB15:0  16位数据

        其中 PD1 PD0 决定4种工作模式
              0   0  ---> 正常工作模式
              0   1  ---> 输出接1K欧到GND
              1   0  ---> 输出100K欧到GND
              1   1  ---> 输出高阻
    */

    data = _dac; /* PD1 PD0 = 00 正常模式 */

    if (_ch == 0)
    {
        DAC8501_SetCS1(0);
    }
    else
    {
        DAC8501_SetCS2(0);
    }

    /* DAC8501 SCLK时钟高达30M,因此可以不延迟 */
    g_spiLen = 0;
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 16);
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 8);
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data);
    bsp_spiTransfer();    

    if (_ch == 0)
    {
        DAC8501_SetCS1(1);
    }
    else
    {
        DAC8501_SetCS2(1);
    }
}

函数实现比较简单,每次更新发送24bit数据即可。

34.6 SPI总线板级支持包(bsp_spi_bus.c)

SPI总线驱动文件bsp_spi_bus.c主要实现了如下几个API供用户调用:

  •   bsp_InitSPIBus
  •   bsp_InitSPIParam
  •   bsp_spiTransfer

34.6.1 函数bsp_InitSPIBus

函数原型:

void bsp_InitSPIBus(void)

函数描述:

此函数主要用于SPI总线的初始化,在bsp.c文件调用一次即可。

34.6.2 函数bsp_InitSPIParam

函数原型:

void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)

函数描述:

此函数用于SPI总线的配置。

函数参数:

  •   第1个参数SPI总线的分频设置,支持的参数如下:

SPI_BAUDRATEPRESCALER_2    2分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_4    4分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_8    8分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_16   16分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_32   32分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_64   64分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_128  128分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_256  256分频

  •   第2个参数用于时钟相位配置,支持的参数如下:

SPI_PHASE_1EDGE     SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据

SPI_PHASE_2EDGE     SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据

  •   第3个参数是时钟极性配置,支持的参数如下:

SPI_POLARITY_LOW   SCK引脚在空闲状态处于低电平

SPI_POLARITY_HIGH   SCK引脚在空闲状态处于高电平

34.6.3 函数bsp_spiTransfer

函数原型:

void bsp_spiTransfer(void)

函数描述:

此函数用于启动SPI数据传输,支持查询,中断和DMA方式传输。

34.7 DAC8501支持包中断方式(bsp_spi_dac8501.c)

DAC8501驱动文件bsp_spi_dac8501.c主要实现了如下几个API供用户调用:

  •   bsp_InitDAC8501
  •   DAC8501_SetCS1
  •   DAC8501_SetCS2
  •   DAC8501_SetDacData
  •   DAC8501_DacToVoltage
  •   DAC8501_VoltageToDac

34.7.1 函数bsp_InitDAC8501

函数原型:

void bsp_InitDAC8501(void)

函数描述:

主要用于DAC8501的初始化,调用前务必先调用函数bsp_InitSPIBus初始化SPI外设。

34.7.2 函数DAC8501_SetCS1

函数原型:

void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)

函数描述:

此函数用于片选DAC8501模块上的第1片8501。

函数参数:

  •   第1个参数为0表示选中,为1表示取消选中。

34.7.3 函数DAC8501_SetCS2

函数原型:

void DAC8501_SetCS2(uint8_t _Level)

函数描述:

此函数用于片选DAC8501模块上的第2片8501。

函数参数:

  •   第1个参数为0表示选中,为1表示取消选中

34.7.4 函数DAC8501_SetDacData

函数原型:

void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)

函数描述:

此函数用于设置DAC输出,并立即更新。

函数参数:

  •   第1个参数为0表示通道1,为1表示通道2。
  •   第2个参数是DAC数值设置,范围0到65535,0对应最小电压值,65535对应最大电压值。

34.7.5 函数DAC8501_DacToVoltage

函数原型:

int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac)

函数描述:

此函数用于将DAC值换算为电压值,单位0.1mV。

函数参数:

  •   第1个参数DAC数值,范围0到65535。
  •   返回值,返回电压值,单位0.1mV。

34.7.6 函数DAC8501_VoltageToDac

函数原型:

uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt)

函数描述:

此函数用于将电压值转换为DAC值。

函数参数:

  •   第1个参数是电压值,范围0到50000,单位0.1mV。
  •   返回值,返回DAC值。

34.8 DAC8501驱动移植和使用

DAC8501移植步骤如下:

  •   第1步:复制bsp_spi_bus.c,bsp_spi_bus.h,bsp_spi_dac8501.c,bsp_spi_dac8501.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。
  •   第2步:根据使用的第几个SPI,SPI时钟,SPI引脚和DMA通道等,修改bsp_spi_bus.c文件开头的宏定义
/*
*********************************************************************************************************
*                                时钟,引脚,DMA,中断等宏定义
*********************************************************************************************************
*/
#define SPIx                        SPI1

#define SPIx_CLK_ENABLE()            __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE()

#define DMAx_CLK_ENABLE()            __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE()

#define SPIx_FORCE_RESET()            __HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET()
#define SPIx_RELEASE_RESET()        __HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET()

#define SPIx_SCK_CLK_ENABLE()        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_SCK_GPIO                GPIOB
#define SPIx_SCK_PIN                GPIO_PIN_3
#define SPIx_SCK_AF                    GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_MISO_CLK_ENABLE()        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_MISO_GPIO                GPIOB
#define SPIx_MISO_PIN                 GPIO_PIN_4
#define SPIx_MISO_AF                GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_MOSI_CLK_ENABLE()        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_MOSI_GPIO                GPIOB
#define SPIx_MOSI_PIN                 GPIO_PIN_5
#define SPIx_MOSI_AF                GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_TX_DMA_CHANNEL         DMA_CHANNEL_3
#define SPIx_TX_DMA_STREAM          DMA2_Stream3
#define SPIx_RX_DMA_CHANNEL         DMA_CHANNEL_3
#define SPIx_RX_DMA_STREAM          DMA2_Stream0


#define SPIx_IRQn                   SPI1_IRQn
#define SPIx_IRQHandler             SPI1_IRQHandler
#define SPIx_DMA_TX_IRQn            DMA2_Stream3_IRQn
#define SPIx_DMA_RX_IRQn            DMA2_Stream0_IRQn
#define SPIx_DMA_TX_IRQHandler      DMA2_Stream3_IRQHandler
#define SPIx_DMA_RX_IRQHandler      DMA2_Stream0_IRQHandler
  •   第3步:根据芯片支持的时钟速度,时钟相位和时钟极性配置函数DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS1
*    功能说明: DAC8501 片选控制函数
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
{
    if (_Level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */    
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS1_0();
    }
    else
    {        
        CS1_1();    
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }    
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS2(0)
*    功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。
*    形    参: 无
    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level)
{
    if (_level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS2_0();
    }
    else
    {
        CS2_1();
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }
}
  •   第4步:根据使用的片选引脚,修改bsp_spi_dac8501.c文件开头的宏定义。
#define CS1_CLK_ENABLE()     __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE()
#define CS1_GPIO            GPIOG
#define CS1_PIN            GPIO_PIN_10

#define CS1_1()            CS1_GPIO->BSRR = CS1_PIN
#define CS1_0()            CS1_GPIO->BSRR = ((uint32_t)CS1_PIN << 16U)

/* 特别注意,我们这里是用的扩展IO控制的 */    
#define CS2_1()            HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 1);
#define CS2_0()            HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 0);
  •   第5步:初始化SPI。
/* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
bsp_InitSPIBus();    /* 配置SPI总线 */        
bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */
  •   第6步:DAC8501驱动主要用到HAL库的SPI驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库C源文件进来。
  •   第7步:应用方法看本章节配套例子即可。

34.9 实验例程设计框架

通过程序设计框架,让大家先对配套例程有一个全面的认识,然后再理解细节,本次实验例程的设计框架如下:

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第13张图片

  第1阶段,上电启动阶段:

  • 这部分在第14章进行了详细说明。

  第2阶段,进入main函数:

  •  第1部分,硬件初始化,主要是HAL库,系统时钟,滴答定时器和LED。
  •  第2部分,应用程序设计部分,实现DAC8501的简易信号发生器功能。

34.10          实验例程说明(MDK)

配套例子:

V6-015_DAC8501简易信号发生器(双路输出,16bit分辨率, 0-5V输出)

实验目的:

  1. 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。

实验内容:

  1. DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
  2. DAC8501供电电压2.7-5.5V,模拟输出带宽350KHz。

实验操作:

  1. 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  2. K1键按下,双通道输出,通道1输出方波,通道2输出正弦波。
  3. K2键按下,双通道输出方波。
  4. K3键按下,双通道输出正弦波。
  5. 摇杆OK键按下,双通道输出直流。

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第14张图片 

波形效果:

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第15张图片 

模块插入位置:

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第16张图片 

程序设计:

  系统栈大小分配:

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第17张图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 
       STM32F429 HAL 库初始化,此时系统用的还是F429自带的16MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到168MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V5开发板用户手册第8章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();        /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化扩展IO */
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
    BEEP_InitHard();    /* 初始化蜂鸣器 */

    /* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
    bsp_InitSPIBus();    /* 配置SPI总线 */        
    bsp_InitDAC8501();    /* 初始化配置DAC8501 */
}

  主功能:

主程序实现如下操作:

  •   启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED4。
  •   K1键按下,双通道输出,通道1输出方波,通道2输出正弦波。
  •   K2键按下,双通道输出方波。
  •   K3键按下,双通道输出正弦波。
  •   摇杆OK键按下,双通道输出直流。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */

    DemoSpiDac();   /* SPI DAC测试 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DemoSpiDac
*    功能说明: DAC8501测试
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiDac(void)
{
    uint8_t i=0;
    uint8_t ucKeyCode;    /* 按键代码 */
    
    sfDispMenu();        /* 打印命令提示 */
    
    bsp_StartAutoTimer(0, 200);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    
    
    /* 生成方波数据 */
    for(i =0; i< 50; i++)
    {
        ch1buf[i] = 0;
    }
    
    for(i =50; i< 100; i++)
    {
        ch1buf[i] = 65535;
    }

    /* 生成正弦波数据 */    
    MakeSinTable(ch2buf, 100, 0, 65535);
    
    /* 配置个TIM6中断,频率DAC_OUT_FREQ */
    bsp_SetTIMforInt(TIM6, DAC_OUT_FREQ, 2, 0); 
    
    while(1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
        
        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(4);
        }
        
        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下,双通道输出,通道1输出方波,通道2输出正弦波 */
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 50; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                    }
                    
                    for(i =50; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                    }

                    /* 生成正弦波数据 */    
                    MakeSinTable(ch2buf, 100, 0, 65535);
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下,双通道输出方波 */
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 50; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                        ch2buf[i] = 0;
                    }
                    
                    for(i =50; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                        ch2buf[i] = 65535;
                    }
                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下,双通道输出正弦波 */
                    MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
                    MakeSinTable(ch2buf, 100, 0, 65535);
                    break;
                
                case JOY_DOWN_OK:            /* 摇杆OK键按下,双通道输出直流 */
                    /* 通道1输出-10V */
                    for(i = 0; i < 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                    }
                    
                    /* 通道2输出 10V */
                    for(i = 0; i < 100; i++)
                    {
                        ch2buf[i] = 65535;
                    }
                
                    break;
            
                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

34.11          实验例程说明(IAR)

配套例子:

V6-015_DAC8501简易信号发生器(双路输出,16bit分辨率, 0-5V输出)

实验目的:

  1. 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。

实验内容:

  1. DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
  2. DAC8501供电电压2.7-5.5V,模拟输出带宽350KHz。

实验操作:

  1. 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  2. K1键按下,双通道输出,通道1输出方波,通道2输出正弦波。
  3. K2键按下,双通道输出方波。
  4. K3键按下,双通道输出正弦波。
  5. 摇杆OK键按下,双通道输出直流。

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第18张图片 

波形效果:

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模块插入位置:

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程序设计:

  系统栈大小分配:

【STM32F429开发板用户手册】第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)_第21张图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 
       STM32F407 HAL 库初始化,此时系统用的还是F407自带的16MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到168MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V5开发板用户手册第8章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();        /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化扩展IO */
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
    BEEP_InitHard();    /* 初始化蜂鸣器 */

    /* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
    bsp_InitSPIBus();    /* 配置SPI总线 */        
    bsp_InitDAC8501();    /* 初始化配置DAC8501 */
}

  主功能:

主程序实现如下操作:

  •   启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED4。
  •   K1键按下,双通道输出,通道1输出方波,通道2输出正弦波。
  •   K2键按下,双通道输出方波。
  •   K3键按下,双通道输出正弦波。
  •   摇杆OK键按下,双通道输出直流。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */

    DemoSpiDac();   /* SPI DAC测试 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DemoSpiDac
*    功能说明: DAC8501测试
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiDac(void)
{
    uint8_t i=0;
    uint8_t ucKeyCode;    /* 按键代码 */
    
    sfDispMenu();        /* 打印命令提示 */
    
    bsp_StartAutoTimer(0, 200);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    
    
    /* 生成方波数据 */
    for(i =0; i< 50; i++)
    {
        ch1buf[i] = 0;
    }
    
    for(i =50; i< 100; i++)
    {
        ch1buf[i] = 65535;
    }

    /* 生成正弦波数据 */    
    MakeSinTable(ch2buf, 100, 0, 65535);
    
    /* 配置个TIM6中断,频率DAC_OUT_FREQ */
    bsp_SetTIMforInt(TIM6, DAC_OUT_FREQ, 2, 0); 
    
    while(1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
        
        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(4);
        }
        
        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下,双通道输出,通道1输出方波,通道2输出正弦波 */
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 50; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                    }
                    
                    for(i =50; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                    }

                    /* 生成正弦波数据 */    
                    MakeSinTable(ch2buf, 100, 0, 65535);
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下,双通道输出方波 */
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 50; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                        ch2buf[i] = 0;
                    }
                    
                    for(i =50; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                        ch2buf[i] = 65535;
                    }
                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下,双通道输出正弦波 */
                    MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
                    MakeSinTable(ch2buf, 100, 0, 65535);
                    break;
                
                case JOY_DOWN_OK:            /* 摇杆OK键按下,双通道输出直流 */
                    /* 通道1输出-10V */
                    for(i = 0; i < 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                    }
                    
                    /* 通道2输出 10V */
                    for(i = 0; i < 100; i++)
                    {
                        ch2buf[i] = 65535;
                    }
                
                    break;
            
                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

34.12   总结

本章节涉及到的知识点非常多,需要大家稍花点精力去研究。

 

【STM32F429开发板用户手册】

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