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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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/ T3 {4 \2 m4 E' Q3 R9 Q& G1 C
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。
8 o3 I+ s" `8 T+ `% {7 W* ~
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。
2 J' a" I$ t; q" ]* c
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2 \( i; }6 @, |- v3 b1 I0 I
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。

+ y5 l( s- F2 r8 [/ Y# Y8 a
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。
, j3 U9 h6 @" t. e% Y0 e/ i1 r$ g5 d
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。

7 X* @3 |. D: V9 y; x" c+ O
我们可以考虑下面两种应用情形:
" t! Y& E7 a3 C0 K+ ?$ l
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】
( Y& R8 f. i3 L: a
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】
& L! [" j$ e/ W$ ~, N4 F7 }/ ^
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。
+ d9 c8 z* x& h! [1 X* Y
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。
/ c& N  _$ b# n4 C9 N  I7 z
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】
/ O' w& V( U1 E3 }
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。】

2 d+ w& U0 S; }0 |
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。
: A9 k7 {9 ?& E0 R* t# c: p$ @
' c: A/ [, C" k3 A
微信图片_20230711223616.png
/ n& M5 L+ D0 W$ J
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。
4 C/ T! r, j7 S& U7 z
微信图片_20230711223613.png

% Y  E% Y2 J+ E% W7 l$ `. S1 `
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。
, Z& t, N, \+ ?
微信图片_20230711223610.png

1 h- I- p% K) H
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。
/ G- f( G, A0 F" U# p5 X  z* B
微信图片_20230711223602.png

) e. C+ P5 F! k! ~% n! b
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, \
      I- V7 ~- P) W& {
  2. (uint32_t)&hdac.Instance->DHR12R1, 10);. n3 j5 v; u  v* }, Y
  3.   P2 [  |+ v: A: m
  4.   __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1,TIM_FLAG_UPDATE);
    - Q# G6 W0 W+ `1 P5 ^1 r, X: `, K
  5.   __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1,TIM_DMA_CC1);
    ' V4 d- c9 }+ `! m+ c2 G
  6. $ ]; H. h  e7 m8 Q
  7.   HAL_TIM_DMABurst_MultiWriteStart(&htim1, TIM_DMABASE_ARR, \
    5 ~  n5 x$ F) {
  8.   TIM_DMA_CC1,(uint32_t *)PulseData3,   \1 o) ^0 P5 V) X9 z; ~) B5 h: s  [. G
  9.   TIM_DMABURSTLENGTH_3TRANSFERS,10*3);8 c( |5 ~/ ]+ H1 o, `8 }

  10. + z9 N; ^% b0 Z$ r6 U
  11.   __HAL_TIM_ENABLE_DMA(&htim1, TIM_DMA_UPDATE);" a6 D: U+ b4 A" N  p

  12. ! _$ c- r; R5 B9 V
  13.   HAL_DAC_Start(&hdac,  DAC_CHANNEL_1);
    $ p7 H- Q) D+ {
  14. 9 d; H$ m( U  ^, j
  15. __HAL_TIM_ENABLE(&htim1);
复制代码

' _, b- N# E! _, [! G: }; |8 T
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。

; e! m! s+ s. j* q: c6 ~9 Z
微信图片_20230711223559.png
* D9 P" o- ^; [" A
* n5 g4 ]% V! u/ G# ?( H
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。
7 p5 W: d% E3 V* \
转载自: 茶话MCU
# X" p0 F) z) l
如有侵权请联系删除
) B( M# u5 X( c& Z+ t
  E, f5 y2 {* K5 o% B; v, C
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