【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。
目录
第34章 STM32F429的SPI总线应用之驱动DAC8501（双路输出，16bit分辨率，0-5V）
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
34.3.1 DAC8501模块规格
34.3.2 DAC8501硬件接口
34.4 DAC8501关键知识点整理（重要）
34.4.1 DAC8501基础信息
34.4.2 DAC8501每个引脚的作用
34.4.3 DAC8501输出电压计算公式
34.4.4 DAC8501时序图
34.4.5 DAC8501寄存器配置
34.5 DAC8501驱动设计（中断更新方式）
34.5.1 第1步：SPI总线配置
34.5.2 第2步：SPI总线的查询，中断和DMA方式设置
34.5.3 第3步：DAC8501的时钟极性和时钟相位配置
34.5.4 第4步：单SPI接口管理多个SPI设备的切换机制
34.5.5 第5步：DAC8501的数据更新
34.6 SPI总线板级支持包（bsp_spi_bus.c）
34.6.1 函数bsp_InitSPIBus
34.6.2 函数bsp_InitSPIParam
34.6.3 函数bsp_spiTransfer
34.7 DAC8501支持包中断方式（bsp_spi_dac8501.c）
34.7.1 函数bsp_InitDAC8501
34.7.2 函数DAC8501_SetCS1
34.7.3 函数DAC8501_SetCS2
34.7.4 函数DAC8501_SetDacData
34.7.5 函数DAC8501_DacToVoltage
34.7.6 函数DAC8501_VoltageToDac
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
- 学习本章节前，务必优先学习第31章。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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：
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）：
实际对应开发的位置如下：
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。
34.4.2 DAC8501每个引脚的作用
DAC8501的封装形式：
- 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：
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：
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：
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。
有了F4支持的时序配置，再来看下DAC8501的时序图：
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：
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：
- 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。
实验内容：
- 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。
- DAC8501供电电压2.7-5.5V，模拟输出带宽350KHz。
实验操作：
- 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- 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。
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。
波形效果：
模块插入位置：
程序设计：
系统栈大小分配：
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：
- 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。
实验内容：
- 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。
- DAC8501供电电压2.7-5.5V，模拟输出带宽350KHz。
实验操作：
- 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- 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。
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。
波形效果：
模块插入位置：
程序设计：
系统栈大小分配：
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】