STM32CubeMX学习笔记（19）——DAC接口使用（输出三角波）

一、DAC简介

DAC(Digital-to-Analog Converter)，即数字/模拟转换模块，故名思议，它的作用就是把输入的数字编码，转换成对应的模拟电压输出，它的功能与 ADC 相反。在常见的数字信号系统中，大部分传感器信号被化成电压信号，而 ADC 把电压模拟信号转换成易于计算机存储、处理的数字编码，由计算机处理完成后，再由 DAC 输出电压模拟信号，该电压模拟信号常用来驱动某些执行器件，使人类易于感知。如音频信号的采集及还原就是这样一个过程。

STM32 具有片上 DAC 外设，它的分辨率可配置为 8 位或 12 位的数字输入信号，具有两个 DAC 输出通道，这两个通道互不影响，每个通道都可以使用 DMA 功能，都具有出错检测能力，可外部触发。

二、DAC通道选择

在 STM32 中具有 2 个这样的 DAC 部件，每个 DAC 有 1 个对应的输出通道连接到特定的引脚，即：PA4-通道 1，PA5-通道 2，为避免干扰，使用 DAC 功能时，DAC 通道引脚需要被配置成模拟输入功能（AIN）。

三、新建工程

1. 打开 STM32CubeMX 软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

3. 配置时钟
RCC 设置，选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)

选择 Clock Configuration，配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz
修改 HCLK 的值为 72 后，输入回车，软件会自动修改所有配置

4. 配置调试模式
非常重要的一步，否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置，选择 Debug 为 Serial Wire

四、DAC1

4.1 参数配置

在 Analog 中选择 DAC 设置，并选择 OUT1 Configuration 通道1

或者在右边图找到 PA4 引脚，选择 DAC_OUT1

具体配置参数如下。

• OUT1/2 Configuration：
  对应两个输出通道。
• External Trigger：
  外部中断EXTI9 触发 就是使用外部中断来触发DAC。
• Output Buffer：
  使能DAC输出缓存。

DAC 集成了 2 个输出缓存，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。每个 DAC 通道输出缓存可以通过设置 DAC_CR 寄存器的 BOFFx 位来使能或者关闭。如果带载能力还不行，后面就接一个电压跟随器，选择运放一定要选择电流大的型号。
使能输出缓冲后，DAC 输出的最小电压为 0.2V，最大电压为 VREF+-0.2，而未使能输出缓冲则输出可达到0V。

• Trigger：
  选择DAC的触发方式
  Timer 2/4/5/6/7/8 Trigger Out event 定时器触发，利用这种方式可以输出特定的波形。在这里我们选择定时器2。
  Software trigger 软件触发，在本模式下，向 DAC_SWTRIGR 寄存器写入配置即可触发信号进行转换。
• Wave generation mode：
  • Triangle wave generation：输出三角波。
  • Noise wave generation：输出噪声。
• Maximum Triangle Amplitude：最大三角波幅，设三角波幅值为3.3V，即4095。

五、TIM2通用定时器

5.1 参数配置

在 Timers 中选择 TIM2 设置，时钟源 Clock Source 选择内部时钟 Internal Clock

在 Parameter Settings 进行具体参数配置。

定时器频率：

TIM2的定时器频率：f = Tclk/[(psc+1) * (cnt+1)] = 72MHz/[4*9] = 2MHz。

• 定时器时钟Tclk：72MHz
• 预分频器psc：3
• 自动重装载值cnt：8

• Prescaler（时钟预分频数）：4-1 则驱动计数器的时钟 CK_CNT = CK_INT(即72MHz)/(3+1) = 18MHz
• Counter Mode（计数模式）：Up（向上计数模式）
• Counter Period（自动重装载值）：9-1
• auto-reload-preload（自动重装载）：Disable（不使能）
• TRGO Parameters（触发输出）：Update Event（更新事件） 在定时器的定时时间到达的时候输出一个信号(如：定时器更新产生TRGO信号来触发ADC的同步转换)

5.2 生成代码

输入项目名和项目路径

选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件
不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。

点击 GENERATE CODE 生成代码

六、库函数

/* IO operation functions *****************************************************/
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);     //开启DAC输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);   //关闭DAC输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t* pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment); //需要函数中不断开启   //开启DAC的DMA输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel); //关闭DAC的DMA输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data);  //设置DAC输出值
uint32_t HAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);  //获取DAC输出值

/**
  * @brief  Starts the TIM Base generation.
  * @param  htim TIM Base handle
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start(TIM_HandleTypeDef *htim);

七、修改main函数

添加 HAL_TIM_Base_Start() 函数，启动定时器。
添加 HAL_DAC_Start()函数，启动 DAC 输出。

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_DAC_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
  HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

八、实验现象

设三角波幅值为3.3V，即4095，所以三角波的频率为：定时器频率/(设定值x2) = 2000000Hz/(4095x2) ≈ 244.2Hz，与示波器测量结果244.9Hz接近。

九、注意事项

用户代码要加在 USER CODE BEGIN N 和 USER CODE END N 之间，否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后，会被删除。

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• 由 Leung 写于 2021 年 3 月 16 日

• 参考：STM32CubeMX系列教程8:数模转换(DAC)
　　　　【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十---DAC
　　　　输出结果 配置_STM32CubeMX软件开发教程——DAC输出三角波