STM32MP1 M4裸机CubeIDE开发指南——DAC实验

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STMCU小助手发布时间：2022-9-27 12:21

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文章简介:	STM32MP1 M4裸机CubeIDE开发指南——DAC实验

DAC实验
前面章节我们学习了ADC实验，本章，我们将介绍STM32MP157的DAC（Digital -to- analog converters，数模转换器）功能。我们将通过三个实验来学习DAC，分别是DAC输出实验、DAC输出三角波实验和DAC输出正弦波实验。

24.1 DAC简介
数字/模拟转换器（Digital-to-Analog Converter），是指将离散的数字信号转换为连续变量的模拟信号的器件，简称DAC。在模拟电路中，电流电压信号的变化是连续的，而数字电路处理的数据都是离散的数据，DAC将表示一定比例电压值的数字信号转换为模拟信号，这使得主控芯片不再只是输出数字0或者1，从而得到更广泛应用。
（1）分辨率
DAC的分辨率定义为输出满刻度电压与2n的比值，其中n为DAC的位数，所以DAC的位数也可以用来表示分辨率，例如某个DAC的分辨率是12bit、10bit。
DAC的分辨率反应了输出模拟电压的最小变化值，以一个12位的DAC为例，其数据变化范围是0~4096，对于3.3V的满量程，采用8位的DAC时，分辨率为3.3V/256=12.89mV，当采用12位的DAC时，分辨率则为3.3V/4096=0.81mV。显然，位数越多，其输出电压的取值个数就越多（2n 个），也就越能反映出输出电压的细微变化，分辨能力就越高。
（2）建立时间
建立时间是描述DAC转换速度快慢的参数，定义为从输入数字量变化到输出（DAC_OUT）达到终值误差值±1LSB时所需的时间。从参考手册上可以找到STM32MP157的建立时间tSETTLING的典型值是2us。
（3）基准电压
基准电压也叫参考电压，也就是当做参照作用。我们测试外部电压时会以基准电压作为参考，先把基准电压分成多少分（根据分辨率来分），然后再和被测电压进行比较，然后得到比较的结果，这样就能测试出输入电压是多少了。
24.1.1 DAC特性
STM32MP157的DAC模块（数字/模拟转换模块）是12位数字输入，电压输出型的DAC。DAC可以配置为8位或12位模式，也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，可以在每个DAC输出通道上进行单独的校准，每个通道都有单独的转换器，DAC输出通道支持低功耗模式。在双DAC模式下，2个通道可以独立地进行转换，也可以同时进行转换并同步地更新2个通道的输出。DAC可以通过引脚输入参考电压VREF+（和ADC共用）以获得更精确的转换结果。当DAC输出与焊盘断开并连接至片上外设时，DAC_OUTx引脚可用作通用输入/输出引脚（GPIO）。
STM32MP157的DAC模块主要特点有：
① 1个DAC转换器，每个DAC最多2个输出通道；
② 12位模式下数据左对齐或者右对齐；
③ 同步更新功能；
④ 噪声波形生成；
⑤ 三角波形生成；
⑥ 双DAC通道同时或者分别转换；
⑦ 每个通道都有DMA功能；
⑧ 通过外部触发信号进行转换；
⑨ 每路 DAC 输出均可与 DAC_OUTx 输出引脚断开连接；
⑩ DAC 输出可与片上外设连接；
⑪ 可在停止模式下通过采样和保持模式实现低功耗运行；
⑫ 来自VREF+引脚的输入参考电压。
DAC通道框图如下图所示：
24.1.2 DAC框图

图23.1.2. 5 DAC通道框图
ADC框图中的输入/输出引脚信息如下表所示：

表23.1.2. 2 DAC输入/输出引脚
除了上表列出的输入/输出引脚，DAC通道框图还有一些内部输入/输出信号，具体如下表所示：

表23.1.2. 3 DAC内部输入/输出信号
关于DAC框图的内容，我们做如下讲解：

1.DAC的输入/输出引脚以及内部信号
图中VDDA和VSSA为DAC模块模拟部分的供电。VREF+ 是正模拟参考电压输入，选择范围是1.62V~3.6V，开发板上我们一般给VREF+接入的电压时3.3V。在ADC实验章节我们说过，STM32MP157有ADC和DAC共用的内部基准电压VREFBUF，可通过VREFBUF_CSR寄存器进行配置，可选1.5 V、1.8 V、2.048 V和2.5 V。
要注意的是，DAC只能在VDDA高于或等于1.8V时使用，使用内部参考电压VREF+时要求VDDA高于或等于VERF+++0.3V。
DAC_OUT1/2就是DAC的两个输出通道了（对应PA4和PA5引脚）：

图23.1.2. 6DAC的两个输出通道引脚
注意：表中的dac_pclk即DAC的时钟源，转换和寄存器访问都是靠这个时钟，该时钟来自APB1，最大可以配置为104.5Mhz。
从通道框图可以看出，DAC输出是受DAC_DORx寄存器直接控制的，但是我们不能直接往DAC_DORx寄存器写入数据，而是通过DAC_DHRx间接的传给DAC_DORx寄存器，实现对DAC输出的控制。
2. DAC通道使能/转换速度和输出电压
（1）DAC通道使能
将 DAC_CR 寄存器中的相应 ENx位置1，即可使能对应DAC 通道。经过一段启动时间 tWAKEUP后，DAC 通道被真正使能。从数据手册查询，tWAKEUP 的典型值为2us或者5 us：

图23.1.2. 7 tWAKEUP 时间
一旦使能DAC通道，相应的GPIO引脚（PA4和PA5）就会自动与DAC的模拟输出（DAC_OUTx）相连，为了避免寄生的干扰和额外的功耗，引脚PA4和PA5应当设置成模拟输入。
（2）DAC的转换速度
DAC的转换速度最快是1MSPS：

图23.1.2. 8 DAC的转换速率
（3）DAC的输出电压
DAC就是数字量转换为模拟量，数字输入经过DAC被线性地转换为模拟电压输出。当DAC的参考电压为VREF+的时候，DAC的输出电压是线性的从0~VREF+，12位模式下DAC输出电压与VREF +以及DORx的计算公式如下：
DACx输出电压= VREF *（DORx/4096）
3. DAC的8/12位数据格式
前面我们提到，STM32MP157的DAC支持8/12位模式，8位模式的时候是固定的右对齐的，而12位模式又可以设置左对齐/右对齐。DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式，总共有3种情况，如下图所示：

图23.1.2. 9 DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式
①8位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际存入DAC_DHRx寄存器的DHRx[11:4]位，后面的描述中我们只写DHRx[11:4]位）。
②12位数据左对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Lx[15:4]位（实际存入DHRx[11:0]位）。
③12位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Rx[11:0]位（实际存入DHRx[11:0]位）。
我们本章实验中使用的都是单通道模式下的DAC通道1，采用12位右对齐格式，所以采用第③种情况。另外DAC还具有双通道转换功能。对于 DAC 双通道（可用时），也有三种可能的方式，如下图所示：

图23.1.2. 10 DAC双通道模式下的数据寄存器对齐方式
①8位数据右对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR8RD[7:0]位（DHR1 [11:4]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR8RD[15:8]位（DHR2 [11:4]位）。
②12位数据左对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12LD[15:4]位（实际存入DHR1[11:0]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12LD [31:20]位（实际存入DHR2[11:0]位）。
③12位数据右对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12RD [11:0]位（实际存入DHR1[11:0]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12RD [27:16]位（实际存入DHR2[11:0]位）。
4. DAC的触发选择
写入到DAC_DHRyyy（就是上述提到的DAC_DHR8Rx、DAC_DHR12Lx和DAC_DHR12Rx等）的值，经过相应的移位操作后会被转存到DHRx寄存器中，随后，DHRx寄存器的内容可以通过触发后被自动地传送到DAC_DORx寄存器中，当 DAC_DORx加载了DAC_DHRx内容时，模拟输出电压将在一段时间 tSETTLING 后可用，也就是从DAC_OUTx引脚上输出，输出的值就是我们要获取的转换值。tSETTLING 的具体时间取决于电源电压和模拟输出负载，我们可以从《STM32MP157A&D数据手册》找到此值的典型值是2us。
DAC可以通过软件或者硬件触发转换，通过配置TENx控制位来决定。
（1）不使用触发
TENx为0时不使用触发，DAC通道x的触发被禁用，写入到DAC_DHRx寄存器的数据在一个APB1时钟后自动传至寄存器DAC_DORx中。不使用触发转换的时间框图如下图所示，dac_pclk的时钟其实也就是APB1总线时钟：

图23.1.2. 11 TEN=0时DAC模块转换时间框图
（2）使用触发
TENx为1时，表示使能触发，这里分为软件触发和硬件触发。DAC_CR寄存器的TSELx[3:0]为0000时表示选择软件触发，DAC_CR寄存器的TSELx[3:0]不为0000时（具体设置什么可以根据此位的设置来），表示选择硬件触发。
软件触发
如果选择软件触发，一旦DAC_SWTRGR 寄存器的SWTRIGx（x=1，2）位置 1，转换随即开始。DAC_DHRx的内容加载到DAC_DORx寄存器中后，SWTRIG 即由硬件清0。如果选择软件触发，DAC_DHRx寄存器的内容只需一个dac_pclk（也就是一个APB1）时钟周期即可转移到DAC_DORx寄存器中。ENx 位置1（使能DAC通道）时就无法更改TSELx[3:0]位。
硬件触发
如果选中硬件触发，每次DAC接口检测到触发信号时（定时器TRGO输出，或者外部中断线9的上升沿），最新存放在DAC_DHRx的值会被传入DAC_DORx中，发生触发后再经过3个dac_pclk周期（3个APB1时钟周期）后，DAC_DORx寄存器将会得到更新。一旦DAC_DORx寄存器的值更新后，再经过时间tSETTLING之后，输出即有效，这段时间的长短依电源电压和模拟输出负载的不同会有所变化。
如果使用触发（TEN=1），可通过TSELx[3:0]控制位来决定选择16个触发事件中的某一个来触发DAC转换。这16个触发事件的部分事件如下表所示：

其它保留
表23.1.2. 4 DAC触发选择
采样和保持模块（低功耗）及其关联寄存器可在停止模式下使用 LSI时钟源（dac_hold_ck）运行。
5. DAC的DMA请求
每个DAC通道都有DMA功能，两个DMA通道分别用于处理两个DAC通道的DMA 请求。如果DMAENx 位置1时，如果发生硬件触发（而不是软件触发），就会产生一个DMA 请求，然后DAC_DHRx的数据被转移到DAC_DORx中。
DAC_DMA请求没有缓冲队列，如果第二个外部触发到达时，尚未收到第一个外部触发的应答，将不会发出新的请求，DMA通道下溢标志 DMAUDRx将置1，产生中断（DMA下溢），DAC 通道仍将继续转换旧有数据。软件通过写1到DMAUDRx中来清除标志位，将所用 DMA 数据流的 DMAEN 位清零，并重新初始化 DMA 和 DAC 通道，以便正确地重新开始 DMA 传输。

表23.1.2. 5 DAC中断
24.2 DAC输出实验
本实验我们来学习DAC输出实验。
本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 17-1 DAC_OUT1。
24.2.1 DAC寄存器
下面，我们介绍要实现DAC的通道1输出，需要用到的一些DAC寄存器。

1.DAC控制寄存器（DAC_CR）
DAC控制寄存器描述如下图所示：

图23.2.1. 1 DAC_CR寄存器
DAC_CR的低16位用于控制通道1，而高16位用于控制通道2，我们这里仅列出本实验需要设置的一些位：
EN1位：用于DAC通道1的使能，我们需要用到DAC通道1的输出，该位必须设置为1。
TEN1位：用于DAC通道1的触发使能，我们设置该位为0，不使用硬件触发。写入DAC_DHR1的值会在1个APB1周期后传送到DAC_DOR1，然后输出到PA4口上。
TSEL[3:0]位：用于选择DAC通道1的触发方式，本实验设置为0，使用软件触发。
WAVE[1:0]位：用于控制DAC通道1的噪声/波形输出功能，默认设置为00，不使能噪声/波形输出。
DMAEN1位：用于控制DAC通道1的DMA使能，本实验不使用DMA，设置该位为0即可。
CEN1位：用于控制DAC通道1的输出缓冲校准使能，本章不使用校准功能（默认有一个出厂校准值，我们使用默认的校准值即可），设置该位为0即可。
2. DAC模式控制寄存器（DAC_ MCR）
DAC模式控制寄存器描述如下图所示：

图23.2.1. 2 DAC_ MCR寄存器
该寄存器我们只关心MODE1[2:0]，这三个位用于设置DAC通道1的工作模式。本章使用普通模式，且使用输出缓冲，设置MODE1[2:0]=0即可。MODE2[2:0] 设置通道2的工作模式，本实验没用到。
3. DAC通道1 12位右对齐数据保持寄存器（DAC_ DHR12R1）
DAC通道1 12位右对齐数据保持寄存器描述如图下图所示：

图23.2.1. 3 DAC_ DHR12R1寄存器
该寄存器用来设置DAC输出，通过写入12位数据到该寄存器，就可以在DAC输出通道1（PA4）得到我们所要的结果
24.2.2 DAC的HAL库驱动
DAC在HAL库中的驱动代码在stm32mp1xx_hal_dac.c和stm32mp1xx_hal_dac_ex.c文件（及其头文件）中，可以翻看这两个文件来了解。
1.HAL_DAC_Init函数
DAC的初始化函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef *hdac);
函数描述：
用于初始化DAC。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
{
DAC_TypeDef *Instance; /* DAC寄存器基地址 */
__IO HAL_DAC_StateTypeDef State; /* DAC 工作状态 */
HAL_LockTypeDef Lock; /* DAC锁定对象 */
DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle1; /* 通道1的DMA处理句柄指针 */
DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle2; /* 通道2的DMA处理句柄指针 */
__IO uint32_t

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从该结构体看到该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，即没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC，为后面HAL库操作DAC做好准备。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
注意事项：
DAC的MSP初始化函数HAL_DAC_MspInit，该函数声明如下：
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac);
2. HAL_DAC_ConfigChannel函数
DAC 的通道参数初始化函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef *hdac,
DAC_ChannelConfTypeDef *sConfig, uint32_t Channel);
函数描述：
该函数用来配置DAC通道的触发类型以及输出缓冲。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2是DAC_ChannelConfTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
{
uint32_t DAC_SampleAndHold; /* 设置是否使能低功耗模式，即采样和保持模式 */
uint32_t DAC_Trigger; /* DAC触发源的选择 */
uint32_t DAC_OutputBuffer; /* 启用或者禁用DAC通道输出缓冲区 */
uint32_t DAC_ConnectOnChipPeripheral; /* 指定DAC输出是否连接到片上外设 */
uint32_t DAC_UserTrimming; /* 设置DAC的校准方式，采用出厂模式还是用户模式 */
uint32_t DAC_TrimmingValue; /* 设置用户校准模式的偏移值 */
DAC_SampleAndHoldConfTypeDef DAC_SampleAndHoldConfig; /* 设置采样保持具体参数 */
} DAC_ChannelConfTypeDef;

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形参3用于选择要配置的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
3. HAL_DAC_Start函数
使能启动DAC转换通道函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述：
使能启动DAC转换通道。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
4. HAL_DAC_SetValue函数
DAC的通道输出值函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t Alignment, uint32_t Data);
函数描述：
配置DAC的通道输出值。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要输出的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
形参3用于指定数据对齐方式。
形参4设置要加载到选定数据保存寄存器中的数据。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
5. HAL_DAC_GetValue函数
DAC读取通道输出值函数，其声明如下：
uint32_t HAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述：
获取所选DAC通道的最后一个数据输出值。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要读取的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
获取到的输出值。

24.2.3 硬件设计
1.例程功能
使用KEY0/KEY1两个按键，控制STM32MP157内部DAC的通道1输出电压大小，然后通过ADC1的通道19采集DAC输出的电压，并通过串口将ADC采集到的电压值以及DAC的设定输出电压值等信息打印出来。实验中，LED0闪烁，提示程序在运行。
实验时，请用跳线帽将PA4和PA5接在一起：

图23.2.3. 1 硬件连接
本节实验ADC的配置和相关代码部分和ADC实验章节的单通道ADC采集实验部分一样。
2. 硬件资源
1）LED灯：LED0
2）按键KEY0和KEY1
3）串口4
4）ADC1的通道19引脚（PA5）
5）DAC的通道1
LED0 UART4_TX UART4_RX ADC1_INP19 DAC_CHANNEL_1 KEY0 KEY1
PI0 PG11 PB2 PA5 PA4 PG3 PH7
表23.2.3. 1硬件资源
3. 原理图
ADC和DAC属于STM32MP157的内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作。

图23.2.3. 2 原理图部分

24.2.4 软件设计
1.新建和配置工程
（1）配置LED0、KEY0、KEY1和UART4
新建工程DAC_OUT1，本节实验我们会用到UART4发送数据，还会使用到按键KEY1、KEY0以及LED0，所以我们这里按照前面的实验章节配置LED0、KEY0、KEY1。UART4的配置我们这里就不再赘述了，请参考前面串口通信实验章节的来配置。

图23.2.4. 1 按键和LED的引脚部分配置

图23.2.4. 2 UART4引脚部分配置
LED0和按键以及UART4的代码我们本节实验就不讲解了，大家可以参考本实验工程里的代码，也可以参考前面相关实验章节部分。
（2）配置ADC
ADC1的配置可参考前面单通道ADC采集实验部分。选择ADC1的通道19：

图23.2.4. 3选择ADC1的通道19
ADC的配置参数我们前面ADC实验章节已经做了详细讲解，这里就不再说明，配置如下：

图23.2.4. 4配置ADC1的参数
（3）配置DAC
DAC配置如下，DAC的每路输出均可与DAC_OUTx输出引脚断开连接，然后可与片上外设连接。这里我们可以配置DAC输出连接到外部引脚DAC_OUTx。
DAC参数配置部分：
Output Buffer配置使能；
Trigger配置触发源，可以配置软件触发和硬件触发以及不触发，我们配置不触发；
DAC High Frequency配置DAC是否以指定频率接口模式工作，可以开启或者关闭高频接口模式，或者设置高频接口模式为自动模式。
User Trimming设置DAC的校准方式，采用出厂模式还是用户模式。校准的目的是为了减少误差，这里我们就默认使用出厂模式；
Sample And Hold用于设置是否使能低功耗模式，即采样和保持模式，这里我们就不选择了。

图23.2.4. 5配置DAC的输出通道1
（4）UART相关的参数配置
UART4的参数配置以及中断配置请参考前面串口通信实验。
（5）时钟配置
这里配置MCU的时钟为209MHz，使用外部时钟HSE，这部分配置可以参考前面实验章节：

图23.2.4. 6时钟树配置
ADC1的时钟使用PER，其中PER时钟源默认使用HSI，即为64MHz。上面ADC参数配置中，我们配置分频系数为2，所以实际ADC的时钟是32MHz。DAC因为接在APB1上，DAC的时钟是104.5MHz。
（6）配置生成独立的.c和.h文件

图23.2.4. 7配置生成独立的文件
2. 生成工程
保存配置，生成工程后，将前面按键输入实验章节使用的BSP文件夹拷贝到工程的Src文件夹下，本节我们要使用LED0、KEY0和KEY1的驱动，所以将LED1和WKUP相关的代码注释掉即可。

图23.2.4. 8生成工程
3. 初始化代码分析
ADC的初始化代码我们在前面章节的实验已经介绍过，这里就不再介绍了。DAC的初始化代码在dac.c文件及其头文件中，代码附上了详细的注释，如下：

/**
* @brief DAC外设初始化函数
* @note DAC的输入时钟来自APB1, 时钟频率=104.5Mhz=9.5ns
DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间:
tSETTLING = 2us (STM32MP1数据手册有写)
因此DAC输出的最高速度约为:500Khz, 以10个点为一个周期,
最大能输出50Khz左右的波形。
* @param 无
* @retval 无
*/
#include "dac.h"
DAC_HandleTypeDef hdac1; /* DAC句柄 */
void MX_DAC1_Init(void)
{
DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
hdac1.Instance = DAC1; /* DAC1，只有一个DAC */
if (HAL_DAC_Init(&hdac1) != HAL_OK) /* DAC初始化 */
{
Error_Handler();
}
/* 关闭高频接口模式 */
sConfig.DAC_HighFrequency = DAC_HIGH_FREQUENCY_INTERFACE_MODE_DISABLE;
/* 不使能低功耗模式 */
sConfig.DAC_SampleAndHold = DAC_SAMPLEANDHOLD_DISABLE;
sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; /* 不使用触发源 */
/* 输出Buffer使能 */
sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE;
/* DAC输出不连接到外围设备 */
sConfig.DAC_ConnectOnChipPeripheral = DAC_CHIPCONNECT_DISABLE;
/* 校准模式为出厂模式 */
sConfig.DAC_UserTrimming = DAC_TRIMMING_FACTORY;
/* DAC通道初始化 */
if (HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac1, &sConfig, DAC_CHANNEL_1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/**
* @brief DAC的引脚初始化函数
* @param dacHandle DAC句柄
* @retval 无
*/
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(dacHandle->Instance==DAC1)
{
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE(); /* 开启DAC时钟 */
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); /* 开启GPIOA时钟 */
/**DAC1 GPIO Configuration
PA4 ------> DAC1_OUT1
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4; /* 引脚4 */
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; /* 模拟模式 */
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); /* 初始化GPIO引脚 */
}
}
/**
* @brief DAC外设取消初始化函数
* @note 如果有必要，可以调用此函数来取消初始化DAC
* @param dacHandle DAC句柄
* @retval 无
*/
void HAL_DAC_MspDeInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle)
{
if(dacHandle->Instance==DAC1)
{
__HAL_RCC_DAC12_CLK_DISABLE(); /* 关闭DAC时钟 */
/**DAC1 GPIO Configuration
PA4 ------> DAC1_OUT1
*/
HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_4); /* 取消初始化DAC */
}
}

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4.添加用户代码
（1）修改adc.c文件
按照前面单通道ADC采集实验章节，在adc.c中添加如下代码：

/* USER CODE BEGIN 1 */
/**
* @brief 获取ADC1通道ch的转换结果，先取times次,然后取平均
* @param ch : 通道，为0~19
* @param times : 获取次数
* @retval 通道ch的times次转换结果的平均值
*/
uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint8_t times)
{
uint32_t temp_val = 0;
uint8_t t;
/* ADC校准 */
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED);
HAL_ADC_Start(&hadc1); /* 启动ADC */
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10); /* 轮询转换 */;
for (t = 0; t < times; t++) /* 获取times次数 */
{
/* 获取转换结果，并将每次转换结果进行相加 */
temp_val += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
HAL_Delay(5);
}
return temp_val / times; /* 返回转换后的平均值*/
}
/* USER CODE END 1 */

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adc.h文件添加如下代码：

/* USER CODE BEGIN Private defines /
uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint8_t times);
/ USER CODE END Private defines */

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（2）修改main.c文件
在main.c文件添加如下代码，当KEY0按下时，DAC_DHR12R1寄存器的值为2048，然后ADC1的通道19获取DAC1_OUT1的值，根据此值计算出对应的电压值。

1 #include "main.h"
2 #include "adc.h"
3 #include "dac.h"
4 #include "usart.h"
5 #include "gpio.h"
6
7 /* USER CODE BEGIN Includes */
8 #include "./BSP/Include/led.h"
9 #include "./BSP/Include/key.h"
10 /* USER CODE END Includes */
11
12 void SystemClock_Config(void);
13 void PeriphCommonClock_Config(void);
14
15 int main(void)
16 {
17 HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
18 if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
19 {
20 SystemClock_Config(); /* 配置系统时钟 */
21 }
22 if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
23 {
24 PeriphCommonClock_Config(); /* 配置外设时钟 */
25 }
26 MX_GPIO_Init(); /* 初始化GPIO */
27 MX_DAC1_Init(); /* 初始化DAC */
28 MX_UART4_Init(); /* 初始化UART4 */
29 MX_ADC1_Init(); /* 初始化ADC1 */
30 /* USER CODE BEGIN 2 */
31 led_init(); /* 初始化LED */
32 HAL_UART_Receive_IT(&huart4,&RxBuffer,1);/* 以中断方式接收函 */
33 uint16_t adcx,dacx;
34 float adc_temp, dac_temp;
35 uint8_t t = 0;
36 uint8_t key;
37 HAL_DAC_Start(&hdac1, DAC_CHANNEL_1); /* 启动DAC通道1 */
38 /* USER CODE END 2 */
39
40 while (1)
41 {
42 /* USER CODE BEGIN 3 */
43 t++;
44 key = key_scan(0); /* 按键扫描 */
45 if (key == KEY0_PRES) /* 如果是KEY0按下 */
46 {
47 /* 设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4095 */
48 HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 4095);
49 }
50 else if (key == KEY1_PRES) /* 如果是KEY1按下 */
51 {
52 /* 设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4000 */
53 HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 4000);
54 }
55 /* KEY0/KEY1按下了,或者指定定时时间到了 */
56 if (t == 10 || key == KEY1_PRES || key == KEY0_PRES)
57 {
58 printf("\r\n");
59 /* 读取前面设置DAC1_OUT1的值 */
60 dacx = HAL_DAC_GetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1);
61 dac_temp = (float)dacx * (3.3f / 4096); /* 得到DAC电压值 */
62 /* 打印DAC_DHR12R1寄存器的值 */
63 printf("DAC Output Value = %d, DAC Output Voltage = %.2f\r\n", dacx, dac_temp);
64 /* 得到ADC通道19的转换值 */
65 adcx=adc_get_result_average(ADC_CHANNEL_19, 10);
66 /* 计算ADC对应的电压值 */
67 adc_temp = (float)adcx * (3.3 / 65536);
68 /* 打印ADC的转换值以及对应的电压值 */
69 printf("ADC Input Value = %d, ADC Input Voltage = %.2f\r\n", adcx, adc_temp);
70 /* DAC_DHR12R1寄存器清零 */
71 HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 0);
72 LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */
73 t = 0;
74 }
75 HAL_Delay(1000); /* 延时1s */
76 }
77 /* USER CODE END 3 */
78 }

复制代码

第37行，先启动DAC，DAC启动后才可以进行后续操作。
第44~54行，如果是KEY0按下，则设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4095；如果是KEY1按下，设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4000。这里注意的是，ADC是16位的，而DAC是12位的，DAC_DHR12R1寄存器的值最大只能设置为4095。
按照上述参数计算，如果是按键KEY0按下，电压值为3.3V（最大值），如果是按键KEY1按下，电压值应为3.3*4000/4095=3.22V。
第56~71行：
如果是KEY0或者KEY1按下了，或者是10s的时间到了，UART4会打印DAC输出的值和计算出的电压值，以及ADC采集到的转换值以及计算出的电压值。
当没有按键按下时，UART4打印的这些值都应该为0，因为第71行使用HAL_DAC_SetValue函数对DAC_DHR12R1寄存器进行了清零操作。实际的实验中可能会有一些误差，会出现一些非0的情况，不过数值比较小，我们可以认为其值为0。
第72行，LED0闪烁。
第75行，延时1秒，当然也可以将此延迟时间改短一些。

24.2.5 编译和测试
程序中使用浮点运算，所以要设置工程属性，支持浮点打印。

图23.2.5. 1配置工程支持浮点打印
程序测试结果如下，和上面的计算结果一致：

图23.2.4. 9测试结果

24.3 DAC输出三角波实验
本实验我们来学习使用如何让DAC输出三角波，DAC初始化部分还是使用上一章DAC输出实验章节的，所以操作本实验的前提是先学习DAC输出实验章节的内容。
本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 17-2 DAC_Triangle_Wave。

24.3.1 生成三角波原理
1.使用外部触发方式生成三角波
要生成三角波，DAC_CR寄存器的TENx位置1来使能DAC触发，WAVEx[1:0]要设置为1:x（x表示0或1）来使能生成三角波。如下图是生成DAC三角波示意图，DAC_DHRx是三角波的基电压值（最低电压值），该值可以调节。MAMPx[3:0]是DAC_CR寄存器的位，通过设置该位可以控制三角波的振幅。DAC_DHRx+MAMPx[3:0]是DAC输出的三角波的最高电压值（电压幅值）。三角波的数据生成是由一个三角波计数器往复加减生成的，每次触发之后该计数器会加1或减1：
每次发生触发事件后，经过三个APB1时钟周期，内部三角波计数器将会递增，在不发生溢出的情况下，该计数器的值将与DAC_DHRx寄存器内容相加，所得总和将传输到DAC_DORx寄存器中，只要该三角波计数器的值小MAMPx[3:0]位定义的最大振幅值，三角波计数器就会一直递增，一旦达到MAMPx[3:0]配置的振幅值，计数器将递减至零，然后再递增，以此类推，这个过程如下图所示：

图24.3.1. 1三角波示意图
使用触发方式，我们可以选择定时器作为触发源，使用定时器来触发。可以设置定时器每周期计时结束时DAC_DHRx寄存器的内容加1，当使用12位模式时，DAC_DHRx寄存器的最高赋值为4095，所以在配置定时器的时候注意此范围。

图24.3.1. 2可选的外部触发源
2. 不使用触发方式
当然，我们也可以不使用触发的方式来生成三角波，我们通过每隔一定时间dt往DAC通道12位右对齐数据保持寄存器 (DAC_DHR12R1)中写入一个值，每次写入的值递增incval，总共递增samples/2次，然后再将DAC_DHR12R1的值每隔dt递减incval，总共递减samples/2次，如此反复，DAC_DHR12R1的值传输给DAC_DORx，最后由DAC_OUTx输出转换的电压值，这样就类似一个三角波了。这里，dt我们称为每个采样点的延时时间，samples我们称为采样率，我们用如下一张图来描述：

图24.3.1. 3 三角波示意图
其中波形的振幅对应DAC_DHR12R1的值最大为4095（DAC_DHR12R1是12位的寄存器，最大值为4095），实验中的dt值尽量小，这样得出的波形就越接近三角形，上图中为了讲解，画的dt的间隔比较大。图中显示的是一个三角波的过程，三角的斜边的某个点的值是DAC_OUTx输出的电压值，是由DAC_DHR12R1的值转换得来的，根据勾股定理，三角斜边值大于直角边的值，所以（DAC_DHR12R1+1）>（samples/2），此三角波的周期T=samples*dt，那么此三角波的频率就是1/T。
本实验我们就采用以上第二种方法，实验中，我们通过修改dt的值和samples的值来实现输出两种波形：
1）设置dt为5us，samples为2000，则输出的三角波频率为100Hz；
2）设置dt为500us，samples为20，则输出的三角波也是100Hz。

24.3.2 DAC寄存器
1.DAC_CR寄存器
本实验用到的DAC_DHRx和DAC_DORx寄存器在上一章节已经介绍了，这里我们介绍DAC_CR寄存器和三角波设置有关的位，如下：

图24.3.2. 1 DAC_CR寄存器
如果使用触发方式，对应位设置如下：
TENx位用于使能DAC的通道，将该位置1则使能对应的通道；
WAVEx[1:0]用于使能或者禁止生成波，如果要生成三角波，此位设置为1x；
DAC_CR寄存器的MAMP1[3:0]和MAMP2[3:0]分别对应的是的是通道1和通道2的掩码/振幅选择器配置项，这些位由软件写入，用于在生成噪声波模式下选择掩码，或者在生成三角波模式下选择振幅，MAMP1[3:0]配置如下：
0000：不屏蔽 LFSR 的位 0/三角波振幅等于 1
0001：不屏蔽 LFSR 的位 [1:0]/三角波振幅等于 3
0010：不屏蔽 LFSR 的位 [2:0]/三角波振幅等于 7
0011：不屏蔽 LFSR 的位 [3:0]/三角波振幅等于 15
0100：不屏蔽 LFSR 的位 [4:0]/三角波振幅等于 31
0101：不屏蔽 LFSR 的位 [5:0]/三角波振幅等于 63
0110：不屏蔽 LFSR 的位 [6:0]/三角波振幅等于 127
0111：不屏蔽 LFSR 的位 [7:0]/三角波振幅等于 255
1000：不屏蔽 LFSR 的位 [8:0]/三角波振幅等于 511
1001：不屏蔽 LFSR 的位 [9:0]/三角波振幅等于 1023
1010：不屏蔽 LFSR 的位 [10:0]/三角波振幅等于 2047
≥ 1011：不屏蔽 LFSR 的位 [11:0]/三角波振幅等于 4095
WAVE1[1:0]和WAVE2[1:0]用于使能DAC通道1和通道2的噪声/三角波生成，这些位由软件置 1 或清零：
00：禁止生成波
01：使能生成噪声波
1x：使能生成三角波
2. 其它寄存器
关于本节实验用到的DAC的HAL库驱动，我们前面的实验章节已经介绍过，这里就不再重复介绍了。
24.3.3 DAC的HAL库驱动
本实验中用到的HAL库驱动前面的实验代码都有介绍到，这里就不再赘述。
24.3.4 硬件设计
1.例程功能
使用DAC输出三角波，通过KEY0/KEY1两个按键，控制DAC1的通道1输出两种三角波，需要通过示波器接PA4进行观察波形。LED0闪烁，提示程序运行。
我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1（PA4）引脚，就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4的引脚排针已经引出，硬件连接如下图所示：

图24.3.4. 1硬件连接示意图
2. 硬件资源
1）LED灯：LED0
2）按键KEY0和KEY1
3）DAC的通道1
LED0 DAC_CHANNEL_1 KEY0 KEY1
PI0 PA4 PG3 PH7
表24.3.4. 1硬件资源
3. 原理图
DAC属于STM32MP157的内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作。

图24.3.4. 2原理图部分

24.3.5 软件设计
1.创建和配置工程
本实验使用到DAC，可以直接在上一章节的实验的基础上操作。为了方便，我们新建了一个工程DAC_Triangle_Wave，DAC工程的配置和上一章节的一样，这里我们没有用到ADC，关于ADC部分我们就不配置了。
图24.3.5. 1DAC配置
关于本节实验用到的LED0、KEY1和KEY0的配置清参考前面相关的实验章节部分。时钟配置使用HSE作为锁相环PLL3的输入时钟源，我们配置APB1为104.5MHz，关于时钟配置也请参考前面实验有关章节部分。
2. 生成工程
生成工程，并将上一章节用到的BSP文件夹拷贝到本工程的Src目录下，因为我们会用到上一章节实验的LED0和KEY0以及KEY1的驱动程序，然后本节实验会用到微秒延时函数（dt采用us来计时），所以将SysTick高精度延时实验的delay.c和delay.h文件拷贝到本工程的BSP文件夹下。
图24.3.5. 2生成工程
3. 添加用户代码
（1）添加三角波生成函数
如下，我们在dac.c文件中添加如下代码：

1 /* USER CODE BEGIN 1 */
2 /**
3 * @brief 设置DAC_OUT1输出三角波
4 * @note 输出频率 ≈1/(dt*samples)，注意单位换算。不过在dt较小
5 * 的时候,比如小于5us时, 由于delay_us本身就不准了(调用函数,
6 * 计算等都需要时间,延时很小的时候,这些时间会影响到延时), 频率会偏小.
7 *
8 * @param maxval : 最大值(0<maxval<4096),(maxval+1)必须大于等于samples/2
9 * @param dt : 每个采样点的延时时间(单位: us)
10 * @param samples: 采样点的个数,samples必须小于等于(maxval+1)*2,maxval不能等于0
11 * @param n : 输出波形个数,0~65535
12 * @retval 无
13 */
14 void dac_triangular_wave(uint16_t maxval, uint16_t dt, uint16_t samples, uint16_t n)
15 {
16 uint16_t i, j;
17 float incval; /* 递增量 */
18 if((maxval+1)<=samples)return ; /* 数据不符合范围 */
19 incval = (maxval+1)/(samples/2); /* 计算递增量 */
20 for(j=0;j<n;j++)
21 {
22 DAC1->DHR12R1 = 0; /* 先输出0 */
23 for(i = 0; i < (samples/2); i++) /* 输出递增 */
24 {
25 DAC1->DHR12R1 += incval; /* 递增量incval */
26 delay_us(dt); /* 延时dt us */
27 }
28 for(i = 0; i < (samples / 2); i++) /* 输出递减 */
29 {
30 DAC1->DHR12R1 -= incval; /* 递减量incval */
31 delay_us(dt); /* 延时dt us */
32 }
33 }
34 }
35 /****** 两种方法，本质一样。上半部分直接操作寄存器，下半部分直接调用HAL库 ******/
36 /*
37 void dac_triangular_wave(uint16_t maxval,uint16_t dt, uint16_t samples, uint16_t n)
38 {
39 uint16_t i, j;
40 float incval;
41 float Curval;
42
43 if((maxval + 1) <= samples)return ;
44 incval = (maxval + 1) / (samples / 2);
45 for(j = 0; j < n; j++)
46 {
47 HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
48 for(i = 0; i < (samples / 2); i++)
49 {
50 Curval += incval;
51 HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
52 delay_us(dt);
53 }
54 for(i = 0; i < (samples / 2); i++)
55 {
56 Curval -= incval;
57 HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
58 delay_us(dt);
59 }
60 }
61 }
62 */
63 /* USER CODE END 1 */

复制代码

以上代码中，DAC_DHR12R1的值一开始是0（DAC输出的三角波的基准电压为0），然后每隔一段时间通过给DAC_DHR12R1递增incval，当递减samples/2次时，给DAC_DHR12R1递减incval，当递减samples/2次时，DAC_DHR12R1再做递增运算，如此反复，最后就得到一个三角波。
第14~34行，我们通过直接操作寄存器的方法，将递增的值写入到DHR12R1寄存器中。
第37~61行的方法，我们通过调用HAL库的API函数HAL_DAC_SetValue来设置DHR12R1寄存器的值。两种方法等效。

（2）修改main.c文件
main.c文件部分代码如下，其中红色字体之间的代码是我们手动添加的：

1 #include "main.h"
2 #include "dac.h"
3 #include "gpio.h"
4
5 /* USER CODE BEGIN Includes */
6 #include "./BSP/Include/led.h"
7 #include "./BSP/Include/key.h"
8 #include "./BSP/Include/delay.h"
9 /* USER CODE END Includes */
10
11 void SystemClock_Config(void);
12 int main(void)
13 {
14 HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
15 if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
16 {
17 SystemClock_Config(); /* 配置系统时钟 */
18 }
19 MX_GPIO_Init(); /* 初始化GPIO */
20 MX_DAC1_Init(); /* 初始化DAC */
21 /* USER CODE BEGIN 2 */
22 delay_init(209); /* 延时初始化 */
23 led_init(); /* 初始化LED0 */
24 HAL_DAC_Start(&hdac1, DAC_CHANNEL_1); /*启动DAC通道 */
25 uint8_t t = 0;
26 uint8_t key;
27 /* USER CODE END 2 */
28
29 while (1)
30 {
31 /* USER CODE BEGIN 3 */
32 t++;
33 key = key_scan(0); /* 按键扫描 */
34 if (key == KEY0_PRES) /* 高采样率,约100hz波形 */
35 {
36 /* 幅值4095,, 采样点间间隔5us, 2000个采样点,100个波 */
37 dac_triangular_wave(4095, 5, 2000, 100);
38 }
39 else if (key == KEY1_PRES) /* 低采样率,约100hz波形 */
40 {
41 /* 幅值4095,, 采样点间间隔500us, 20个采样点,100个波 */
42 dac_triangular_wave(4095, 500, 20, 100);
43 }
44 if (t == 10 ) /* 定时时间到了 */
45 {
46 LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */
47 t = 0;
48 }
49 // HAL_Delay(10);
50 delay_ms(10); /* 延时10ms */
51 }
52 /* USER CODE END 3 */
53 }

复制代码

第22行，我们要使用us延时函数，所以要初始化延时函数。
第24行，自动生成的DAC初始化代码并没有开启DAC，这里我们启动DAC通道，启动后DAC通道才可以工作。
第34~43行，如果是KEY0按下，则DAC以5us的采样时间间隔进行采样，采样点个数为2000个。如果是KEY1按下，则DAC以500us时间的间隔进行采样，采样点的个数是20个。两种采样参数配置，最后得出的波形约为100Hz。

24.3.6 编译和测试
编译后进行测试，实验中我们使用示波器测试PA4引脚输出的波形。如下所示，两种波形的频率接近100Hz。
1）当KEY0按下时：

图24.3.6. 1三角波1
2）当KEY1按下时：

图24.3.6. 2三角2

24.4 DAC输出正弦波实验
本实验我们来学习使用如何让DAC的通道输出正弦波，其中DAC使用12位右对齐模式，也就是使用到DAC_DHR12Rx [11:0] 位。实验将用定时器7来触发DAC进行转换输出正弦波，并以DMA传输数据。
本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 17-3 DAC_Sine_Wave。

24.4.1 DAC输出正弦波原理
1.y=sinx
通过前面输出三角波实验，本节的正弦波实验更加容易理解。正弦函数为y=sinx，一个周期的波形中，0≤x≤2π，-1≤y≤1。如下是一个周期的正弦波形图，实验中可以将2π分为samples等份，每一份的长度是inc，将每一份对应的y值依次写入DAC_DHR12Rx中，DAC_DHR12Rx的值会写入DAC_DORx里，最后由DAC_OUTx输出转换值，输出的波形也类似与一个正弦波。

图24.4.1. 1 y=sinx函数
2. y=1+sinx
以上的y值有负数，最小为-1，由于单片机不能直接使用负数来计算，于是我们将上述的公式变换一下：y=1+sinx，如下图所示，这个时候的y值最大为2，最小为0：

图24.4.1. 2 y=1+sinx函数
3. y=maxval * (1 + sinx)
装入DAC_DHR12Rx的值不可能最大只有2，所以可以将此波形放大一定的倍数，这里要注意了，因为12位的DAC_DHR12Rx最大只能是2^12=4096,而4096/2=2048，所以最大只能放大2048倍，于是可以得到公式：y=maxval * (1 + sinx)，其中maxval是波形放大的倍数（maxval最大2048），波形如下：

图24.4.1. 3 y=maxval * (1 + sinx)函数
分析到这里，0≤x≤2π，放大倍数maxval 最大为2048，装入DAC_DHRx的值0≤y<4096,如果想显示正弦波，那么装入DAC_DHR12Rx的值就按照上述的波形图变化。
实验中，我们通过将2π分成samples等份，每份为inc=2π/samples，x= inc * i，其中0≤i≤samples，这样y=maxval * (1 + sin(inc * i))，此y值就是以上的波形值，将此值写入DAC_DHR12Rx后，经过DAC_OUTx输出的转换值刚好就形成一个正弦波了。从0~2π之间的点是连续变化的，实验中我们不可能把每个点对应的值都写入DAC_DHR12Rx中，我们选择其中的一些点来实验，当取的点数越多时，输出的波形越接近正弦波。

24.4.2 DAC寄存器
本实验用到的寄存器在前面的实验都有介绍，这里就不再赘述。

24.4.3 DAC的HAL库驱动
本实验用到的HAL库API函数前面介绍过一部分，下面我们将介绍本实验用到且没有介绍过的几个API函数。
1.HAL_DAC_Start_DMA函数
使能DAC并开始通道转换，并使用DMA方式传输函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t *pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment);
函数描述：
用于启动DAC通道转换，并使用DMA的方式进行传输。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
形参3是使用DAC输出数据缓冲区的指针。
形参4是DAC输出数据的长度。
形参5是指定DAC通道的数据对齐方式，有：DAC_ALIGN_8B_R（8位右对齐）、DAC_ALIGN_12B_L（12位左对齐）和DAC_ALIGN_12B_R（12位右对齐）三种方式。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
2.HAL_DAC_Stop_DMA函数
停止DAC的DMA方式函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述：
用于停止DAC通道转换和DMA传输。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
3.HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数
配置主模式下的定时器触发输出选择函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(
TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_MasterConfigTypeDef *sMasterConfig);
函数描述：
用于配置主模式下的定时器触发输出选择。
函数形参：
形参1是TIM_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2是TIM_MasterConfigTypeDef结构体类型指针变量，用于配置定时器工作在主/从模式，以及触发输出(TRGO和TRGO2)的选择。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

24.4.4 硬件设计
4.例程功能
使用TIM7触发DAC输出正弦波，通过KEY0/KEY1两个按键，控制DAC1的通道1输出两种正弦波，实验中需要通过示波器接PA4进行观察，实验中通过LED0闪烁来提示程序在正常运行中。实验中，我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1（PA4）引脚，就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4的引脚排针已经引出，硬件连接如下图所示：

图24.4.4. 1硬件连接示意图
本章节实验我们采用硬件触发（TIM7上溢事件）的方式来触发，每当DAC获取一个触发事件，DAC_DORx就会加一个固定的值outdata，此值通过DMA方式来传输。
2. 硬件资源
1）LED灯：LED0
2）按键KEY0和KEY1
3）DAC的通道1
4）DMA2（使用到DMA2数据流6DMA2_Stream6）
5）TIM7
LED0 DAC_CHANNEL_1 KEY0 KEY1
PI0 PA4 PG3 PH7
表24.4.4. 1硬件资源
3. 原理图
TIM7、DMA和DAC属于STM32MP157的内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作。

图24.4.4. 2原理图部分

24.4.5 软件设计
1.新建和配置工程
（1）配置DAC
新建工程DAC_Sine_Wave，本实验用到的LED0、KEY0和KEY1可以按照前面的实验来配置。下面我们先配置DAC:

图24.4.5. 1配置DAC
以上配置中，注意Trigger选项我们配置为使用片上定时器的内部信号来触发DAC通道，这里选择定时器7。注意的是，DAC这里没有DMA的配置选项，前面实验章节会有DMA配置项，而且以前的STM32CubeMX软件中，DAC也是有DMA配置选项的，这里没有，不知是不是软件的bug？本篇教程使用的STM32CubeIDE是V1.4.0版本，更新的高版本笔者还未去验证，既然这里没有DMA选项，那么后面我们就手动添加DMA相关部分的代码吧。
（2）配置TIM7

图24.4.5. 2配置TIM7
以上配置中，TIM7的分频值为209-1，向上计数模式，计数周期（TIMx_ARR的值）为1，自动重载使能，触发事件为上溢更新事件。也就是计数器每计数一次就触发DAC通道，那么触发信号的频率怎么计算呢？还记得我们前面学习基本定时器时，基本定时器的溢出时间计算方法：

这里，为209MHz，=1，=209-1，所以：
=500KHz
也就是说，由定时器触发的触发信号频率为500KHz。
（3）时钟配置
关于本节实验用到的LED0、KEY1和KEY0的配置清参考前面相关的实验章节部分。本节使用HSE作为锁相环PLL3的输入时钟源，我们配置APB1为104.5MHz，关于时钟配置也请参考前面实验有关章节部分。
2. 生成工程
配置好工程后，保存修改，生成工程。本实验我们会用到LED0、KEY0和KEY2，所以将上一章节实验的BSP文件夹直接拷贝到本节实验工程的Src目录下，这样我们就可以直接使用里边的驱动程序：

图24.4.5. 3生成的工程
3. 添加用户代码
TIM7和DAC的初始化代码我们前面已经分析过了，这里就不再分析了。
（1）添加DMA初始化代码
由于本实验DAC转换需要DMA，而前面的STM32CubeMX配置中没有DMA配置选项，那么我们就手动添加DMA相关的初始化代码，在dac.c文件中直接添加DMA的初始化代码。
DMA_HandleTypeDef g_dma_dac_handle; /* DMA句柄 */

void dma_init(void)
{
__HAL_RCC_DMAMUX_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
g_dma_dac_handle.Instance = DMA2_Stream6; /* 使用的DAM2 Stream6 */
g_dma_dac_handle.Init.Request = DMA_REQUEST_DAC1; /* DAC触发DMA传输 */
/* 存储器到外设模式 */
g_dma_dac_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
/* 外设地址禁止自增 */
g_dma_dac_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
g_dma_dac_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器地址自增 */
/* 外设数据长度:16位 */
g_dma_dac_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
/* 存储器数据长度:16位 */
g_dma_dac_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
g_dma_dac_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 循环模式 */
g_dma_dac_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; /* 中等优先级 */
g_dma_dac_handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; /* 不使用FIFO */
HAL_DMA_Init(&g_dma_dac_handle); /* 初始化DMA */
/* DMA句柄与DAC句柄关联 */
__HAL_LINKDMA(&hdac1, DMA_Handle1, g_dma_dac_handle);
/* 抢占优先级为1，子优先级为0 */
HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream6_IRQn, 1, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream6_IRQn); /* 使能DMA中断通道 */
}
/**
* @brief DAC DMA中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void DMA2_Stream6_IRQHandler(void)
{
HAL_DMA_IRQHandler(&g_dma_dac_handle);
}

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（2）添加产生正弦波序列函数
在dac.c文件中添加如下代码，dac_creat_sin_buf函数用于产生正弦波需要的序列，也就是前面我们说的要写入DAC_DHR12R1的值，将这些值存入事先定义好的一个Buffer g_dac_sin_buf[4095]中。前面我们已经分析了产生正弦波的原理，这里的代码也就是按照前面的原理分析来实现的。

/**
* @brief 产生正弦波序列
* @note 需保证: maxval > samples/2
*
* @param maxval : 最大值(0 < maxval < 2048)
* @param samples: 采样点的个数
*
* @retval 无
*/
void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples)
{
uint8_t i;
/* 计算增量，π约等于3.1415926，这里将2π分为samples等份 */
float inc = (2 * 3.1415926) / samples;
float outdata = 0;
for (i = 0; i < samples; i++)
{
/* sinx函数上移1个单位，然后放大maxval倍，outdata是写入DAC_DHR12R1的值 */
outdata = maxval * (1 + sin(inc * i));
/* 12位的DAC，值为0~4095，上限值为4095 */
if (outdata > 4095) outdata = 4095;
g_dac_sin_buf<i> = outdata;/* 将outdata存入定义的一个Buffer中 */
}
}
</i>

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在dac.h文件中添加如下代码：
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/* USER CODE BEGIN Private defines */
void dma_init(void);
void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples);
uint16_t g_dac_sin_buf[4096]; /* 发送数据缓冲区 */
/* USER CODE END Private defines */
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（3）main.c文件实现代码
main.c文件的代码如下，我们在标红的字体之间手动添加代码

1 #include "main.h"
2 #include "dac.h"
3 #include "tim.h"
4 #include "gpio.h"
5 /* USER CODE BEGIN Includes */
6 #include "./BSP/Include/led.h"
7 #include "./BSP/Include/key.h"
8 /* USER CODE END Includes */
9 void SystemClock_Config(void);
10  int main(void)
11  {
12 HAL_Init();                            /* HAL库初始化 */
13 if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
14 {
15    SystemClock_Config();                /* 系统时钟配置 */
16 }
17 MX_GPIO_Init();                         /* GPIO初始化 */
18 MX_DAC1_Init();                         /* DAC初始化 */
19 MX_TIM7_Init();                         /* 定时器7初始化 */
20 /* USER CODE BEGIN 2 */
21    uint8_t t = 0;
22    uint8_t key;
23    dma_init();                               /* DMA初始化 */
24    dac_creat_sin_buf(2048, 100);    /* 产生正弦波序列 */
25    /* 启动DAC转换，并使用DMA传输 */
26 HAL_DAC_Start_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)g_dac_sin_buf,\
                                                                                                      100, DAC_ALIGN_12B_R);
27    HAL_TIM_Base_Start(&htim7);       /* 使能定时器7 */
28  /* USER CODE END 2 */
29 while (1)
30 {
31    /* USER CODE BEGIN 3 */
32    t++;
33    key = key_scan(0);                   /* 按键扫描 */
34    if (key == KEY0_PRES)                      /* 高采样率，约1Khz波形 */
35    {
36       dac_creat_sin_buf(2048, 100);                         /* 产生正弦波序列 */
37       HAL_DAC_Stop_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1); /* 先停止之前的传输 */
38       /* 500Khz触发频率, 100个点, 得到最高5KHz的正弦波. */
39 HAL_DAC_Start_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)g_dac_sin_buf,\
                                                                                                      100, DAC_ALIGN_12B_R);
40    }
41    else if (key == KEY1_PRES)                /* 低采样率 , 约1Khz波形 */
42    {
43       dac_creat_sin_buf(2048, 10);                   /* 产生正弦波序列 */
44       HAL_DAC_Stop_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1); /* 先停止之前的传输 */
45       /* 500Khz触发频率, 10个点, 可以得到最高50KHz的正弦波. */
46  HAL_DAC_Start_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t*)g_dac_sin_buf,\
                                                                                                            10, DAC_ALIGN_12B_R);
47    }
48    if (t == 10 )                               /* 定时时间到了 */
49    {
50       LED0_TOGGLE();                         /* LED0闪烁 */
51       t = 0;
52    }
53    HAL_Delay(10);                            /* 延时10毫秒 */
54 }
55 /* USER CODE END 3 */
56  }

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前面我们分析过，定时器7产生的触发信号频率为500KHz，如果设置采样点的个数，那么得到不同频率的正弦波。
第23行，DMA初始化，实验中我们需要用DMA将存在发送数据缓冲区g_dac_sin_buf[4096]里的数据发送到DAC_DHR12R1寄存器中，使用DMA传输数据可以大大提高CPU的利用率。
第24行，设置产生正弦波序列，这里取100个采集点，所得波形是500KHz/100=5KHz；
第26行，启动DAC转换和DMA传输。当进入main函数后，会得到一个约5KHz的正弦波；
第27行，启动定时器7；
第34~47行，以上代码中，先设置产生正弦波的序列，然后再调用HAL_DAC_Stop_DMA函数将DAC转换以及DMA传输关闭，避免之前的传输干扰，然后再调用HAL_DAC_Start_DMA函数重新开启DAC转换以及DMA传输。
第34~40行，若KEY0按下，则取100个采集点，得到的正弦波频率约5KHz；
第41~47行，若KEY1按下，则取10个采集点，得到的正弦波频率约为50KHz。
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24.4.6 编译和测试
编译无报错后，进入Debug模式，测试PA4引脚输出的波形。
1）进入Debug模式运行程序后的一个波形如下，此波形频率约为5KHz：

图24.4.6. 1进入Debug模式时的第一个波形
2）KEY0按下后的波形得到频率约为5KHz的正弦波形：

图24.4.6. 2 KEY0按下后的波形
3）KEY1按下后得到频率约为50KHz的正弦波形：

图24.4.6. 3 KEY1按下后的波形
经过验证可以发现，取的点数越多，波形就越接近正弦波。
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