STM32F407ZG 数模转换器DAC

数字/模拟转换器 DAC

简介

STM32F4 的 DAC 模块是 12 位电压输出数模转换器。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。

主要特性

• 两个 DAC 转换器：各对应一个输出通道
• 12 位模式下数据采用左对齐或右对齐
• 同步更新功能
• 生成噪声波
• 生成三角波
• DAC 双通道单独或同时转换
• 每个通道都具有 DMA 功能
• DMA 下溢错误检测
• 通过外部触发信号进行转换
• 输入参考电压 VREF+

原理框图

图中，TSEL 是触发源选择，DHR 是数据保持寄存器，DOR 是数据输出寄存器，DOR 是不允许写的，我们只能通过写 DHR 的方式来改变输出的值，DMAEN 是 DMA 使能，TEN 是 DAC 通道触发使能（选择 DHR 数据转移到 DOR 所需的时间），MAMP 和 WAVEN 是滤波/三角波相关。整个架构比较简单，通过控制寄存器 CR 控制两个 DAC 的数据转换，控制逻辑负责将DHR保持的数据做所需的处理输出到DOR，最后DOR的数据通过数模转换器输出为所需模拟信号。

寄存器

控制寄存器 CR

高16位控制 DAC2 ，低16位控制 DAC1。
滤波和 DMA 之后再了解，先关注各使能位和触发源选择，即低8位。

软件触发寄存器 SWTRIGR

比较直接，就是控制两个 DAC 是否允许软件触发。

数据保持寄存器 DHR

此寄存器在选择不同模式和对齐方式下，数据存入的位置也不一致，具体如图。为了满足硬件转移数据，每个模式对应一个寄存器，其中单通道还分 DAC1 和 DAC2 。因此，STM32中 DHR 寄存器总共应该有9个之多。

数据输出寄存器 DOR

含两个32位寄存器，分别保存 DAC1 和 DAC2 的数据输出。都只有低12位有效且只读，高位必须保持复位。

状态寄存器 SR

实验

STM32 自带 DAC 实验

配置 DAC1 输出模拟信号，并通过 ADC1 的通道5接收转换，用串口显示。

配置步骤

选用 PA4 和 PA5 短接。

1. 使能 GPIOA 和 DAC 的时钟。
2. 创建 GPIO_InitTypeDef 初始化 PA4 的 DAC 输出。
3. 创建 DAC_InitTypeDef 初始化 DAC 。
4. 使能 DAC 转换通道。即 Cmd 函数。

上四个步骤完成即可通过 DAC_SetChannel1Data 和 DAC_GetChannel1Data 来分别设置 DHR 和读出 DAC 的最后一次转换数值。

代码

dac.c

void dac1_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;
    
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    //GPIO_InitStructure.GPIO_OType = ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;
    //GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = ;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0; //此项选择滤波或生成三角波时才有效
    DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable; //关闭输出缓冲
    DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None; //不触发
    DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None; //不开启通道噪声，不生成三角波
    DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);
    
    DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
    DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0); //12位右对齐
}

//vol为设置电压，单位 mV ，取值 0-3300
void dac1_set_vol(uint16_t vol)
{
    double temp = vol;
    temp /= 1000;
    temp = temp*(4096/3.3);
    DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, (uint16_t)temp);
}

main.c

int main(void)
{
    uint16_t vol = 0;
    uint16_t dac, adc;
    uint8_t key;
    double v;
    
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置系统中断优先级分组2
    delay_init(168); //延时初始化
    usart_init(); //串口初始化波特率为115200
    LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
    KEY_Init();
    adc_init();
    dac1_init();
    
    dac1_set_vol(vol);
    while(1)
    {
        
        key = KEY_Scan(0);
        if(key == WKUP_PRES)
        {
            if(vol < 3101)vol += 200;
            dac1_set_vol(vol);
        }
        else if(key == KEY1_PRES)
        {
            if(vol > 200)vol -= 200;
            else vol = 0;
            dac1_set_vol(vol);
        }
        if(key == WKUP_PRES || key == KEY1_PRES)
        {
        	printf("\n\r");
            dac = DAC_GetDataOutputValue(DAC_Channel_1);
            printf("DAC原始数据：%u\r\n", dac);
            printf("\n\r");
            printf("DAC电压值：%u\r\n", vol);
            printf("\n\r");
            adc = adc_get_average(ADC_Channel_5, 10);
            v = adc;
            v = v / 4096 * 3.3;
            printf("ADC电压值：%f\r\n", v);
            printf("\n\r");
            LED0 = !LED0;
        }
        delay_ms(10);
	}
}

实验结果

如图，每按键一次加200mV或减200mV。