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基于STM32 DAC+TIMER+DMA经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-7-11 22:39
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3 m* M: K# f$ O. y. n. u& t4 K
现在有如下图所示的这样一个需求,希望使用STM32芯片来实现。

. A/ e: }1 Q5 Y+ G2 X. Z& |
横轴表示时间,纵轴表示电压【3.3v为限】,不同时刻的电压输出不一样、持续时间也不尽相同。
/ c  t% ?! i+ J& S. P
微信图片_20230711223550.png
5 C; i" d1 q0 r
此问题源于某高校STM32学习时的习题,这里拿出来一起交流探讨下。方法不是唯一的,尤其基于不同STM32系列。这里尽量使用通用、常规的方法,算是抛砖引玉。

" q# Q0 c$ E4 R: I% C5 g- {; i3 \
显然,我们可以考虑使用STM32的DAC加TIMER以及片内其它资源加以实现。

; ~  H/ Q- l7 `) H1 y! A
对于这个实现我们可以分两种方式完成,每一种方式同时也体现不同难度。
& u4 V0 v4 I; F1 r
我们可以考虑下面两种应用情形:

. Q$ {! Y6 l$ g7 [+ U( d9 a1 V
第一种方式:MCU除了做这一件事外,还做点别的,比方做按键响应、ADC采样这些,整体上没有太复杂的功能和要求。【中断方式】

2 I6 C5 ^0 i! G  h5 Y* N) y$ M
第二种方式:MCU的主要工作是别的而不再是这个输出了,要求该输出自启动后不再需要CPU的参与,即由相应外设自行完成。【DMA方式】
' }. q9 \* h2 G8 Y& q& H
对于第一种实现方式,我们可以用个TIMER作为时基,每到适当的计时点就通过TIMER中断及时修改DAC的输出值而改变输出电压。至于对DAC输出寄存器赋值,可以直接在定时器中断里操作,也可以先在定时器中断里设置标志位后在主循环里实现修改,可以灵活决定。显然,这样操作也不会影响其它按键处理、ADC处理等。该方式的实现就介绍到这里,重点聊聊第二种方式。

! a# d% [  F4 ?5 s* @* T7 e* i
对于第二种方式,显然不能使用中断,这里就得DMA出场了。因为人家要求该输出自启动后不再让CPU参与。这里有两个量都是变的,DAC的输出值在变,不同DAC输出所持续的时间也在变。这两个变量都需要DMA帮忙完成,显然DAC的输出需要使用TIMER事件来触发DMA,这里使用更新事件比较合理。那么,TIMER自身的数据更新又如何实现呢?我们可以考虑使用TIMER的比较事件来触发另外的DMA请求以更新自己。

% D& ~* O4 b+ _9 _7 _: K+ B
下面我使用STM32F4系列芯片的TIM1及DAC来实现第二种需求。【当然,使用STM32其它系列,比如G4,H5,H7,U5等都可以】
6 C. a! L4 H: r( z; X& T
TIM1的更新事件触发DMA,修改DAC的输出寄存器的值以改变输出。另外,选择TIM1通道1的比较事件触发DMA【哪个通道比较事件不重要,能触发DMA即可】,使用TIMER DMA Burst传输同时修改TIM1的ARR,RCR,CCR1三个寄存器的值,此处RCR始终用0值。因为这里要修改CCR1的值,RCR夹在ARR和CCR1寄存器中间,做Burst传输时RCR必须每次被使用。【这里CCR1的值其实也可以固定不变。我是每次取ARR的中间值作为CCR1的值,不是必须的。主要是考虑到有些应用场合可能需要动态修改CCR值,在此特意拓展下TIMER Burst传输的应用介绍。】
% v; T/ L9 M8 G7 W# {
下面是关于TIM1时基参数的初始配置,其中ARR和CCR1值我是随便设定的,算是个过渡值,目的就是产生更新事件和比较事件,之后都会按照代码中预定的数据运行。
# Z8 `' l1 y" e8 X, {, J

- ~* m# ~9 `' N+ p9 ?" h7 n& z
微信图片_20230711223616.png

! r, T$ K2 r5 L- ~4 H
下面是有关TIM1的基于更新事件和通道1比较事件的DMA配置。
1 W( p* f0 g# {5 @) ]
微信图片_20230711223613.png

/ Z7 Y: }- C" l& k0 ]
下面截图是关于DAC的CubeMx配置,比较简单,开启其输出功能即可。
( `+ O$ {% Y5 I& W7 f: m& S' q& v
微信图片_20230711223610.png

% @2 p2 {/ x( T  ?
下面截图里的数组DacOutData[10]存放不同时刻DAC输出所对应的数据。数组PulseData3[30]存放10次DMA Burst 传输用到的数据。显然这两个数组数据在使用时间上要匹配,否则输出波形对不了。

, |2 V7 Q& f& x9 Y0 d8 A5 b
微信图片_20230711223602.png
# u( `+ B8 n% \" C9 H4 |% k
下面是具体的用户代码,使用CubeMx进行配置和STM32 HAL库函数,以源码形式放在下面,供有需要的参考、使用。
  1. HAL_DMA_Start_IT(&hdma_tim1_up, (uint32_t) DacOutData, \' O  o. v. `9 G4 V  @2 u
  2. (uint32_t)&hdac.Instance->DHR12R1, 10);8 u" J4 ^; e/ e' M; j' O9 C
  3. ! _- t; @1 Z5 u! l6 _" F
  4.   __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1,TIM_FLAG_UPDATE);
    * M& E/ T4 r7 W+ V8 ~% q
  5.   __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1,TIM_DMA_CC1);
      ?7 x! f- q( {
  6. ( S0 q( r5 ?; k7 U$ k
  7.   HAL_TIM_DMABurst_MultiWriteStart(&htim1, TIM_DMABASE_ARR, \: N" h5 y3 d1 r8 ?; n
  8.   TIM_DMA_CC1,(uint32_t *)PulseData3,   \
    " o7 X4 ^0 V% k! k6 y* }
  9.   TIM_DMABURSTLENGTH_3TRANSFERS,10*3);
    3 y3 M  L. P, f" J% ?+ J5 w2 |
  10. & X* _, S; f- {" J4 i) z) n
  11.   __HAL_TIM_ENABLE_DMA(&htim1, TIM_DMA_UPDATE);; F# [/ E6 u" k: I
  12. 7 _4 f5 U4 c3 W
  13.   HAL_DAC_Start(&hdac,  DAC_CHANNEL_1);
    8 Q6 s% M: G( M+ i& [
  14. 7 S# b, m6 N- s: L$ B5 |
  15. __HAL_TIM_ENABLE(&htim1);
复制代码
8 A: _& |& V/ l; r
下面黑底黄线图是基于上面配置及代码的最终实现截图。跟最初的需求曲线进行比对,不难发现是一致的。
! g" z) Y- |0 G9 {5 y
微信图片_20230711223559.png

5 e- h/ v% E6 O) T: a9 g9 K

' s& a# H  M6 P2 V8 k  b
OK,今天的分享就到这里,是些比较基础的东西。只有掌握最基础的,才会有最灵活的发挥。
* C: M; y' K: E+ W
转载自: 茶话MCU
% Y, `' k* d; ]% m* |2 K6 h
如有侵权请联系删除
. w7 U' H) K- g; u3 ^& D
/ l2 o) u" \" @
111.png
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