使用STM32F0xx系列的DAC生成音频和特定波形

简介

本应用笔记举例介绍了使用数模转换器 (DAC) 外设生成音频输出信号的过程，该 DAC 外设内嵌在 STM32F0xx 微控制器系列产品中。

数模转换器 (DAC) 是一种与模数转换器功能相反的器件，可以将数字形式的数据转换为相应的模拟电压信号。

STM32 DAC 模块是 12 位数据转换器，带有一个支持单声道音频的输出通道。

DAC 可用于多种音频应用中，例如：安全警报、蓝牙耳机、发声玩具、答录机、人机接口以及低成本的音乐播放器。

STM32 DAC 还可实现许多其他模拟用途，如模拟波形产生和控制工程。本应用笔记主要包括两部分内容：
● 第 1 节介绍 STM32 DAC 模块的主要特性。
● 第 2 节介绍两个示例。
   — 在第一个示例中，DAC 用于生成正弦波形。
   — 在第二个示例中，DAC 用于通过 .WAV 文件生成音频。

1 DAC 主要特性

1.1 数据格式

DAC 可以使用以下三种整型格式的数据：8 位右对齐、12 右对齐以及12 位左对齐。12 位值的范围在 0x000 到 0xFFF 之间，其中 0x000 为最小值，而 0xFFF 为最大值。

1.2 专用定时器

除了通过软件和外部触发信号触发 DAC 转换之外，还可以通过定时器触发 DAC 转换。

TIM6 是一种基本定时器，主要用于触发 DAC 转换。

每当 DAC 接口在所选的定时器触发输出 (TIMx_TRGO) 上检测到上升沿时，DAC_DHRx 寄存器中存储的最后一个数据即会转移到 DAC_DORx 寄存器中。

1.3 DMA 功能

STM32 微控制器配有一个多通道 DMA 模块。DAC 通道连接到独立的 DMA 通道。对于STM32F0xx 微控制器，DAC 通道会与 DMA 的通道 3 相连接。

未使用 DMA 时，CPU 用于向 DAC 提供模式波形。通常，波形保存在存储器 (RAM) 中，CPU负责将数据从 RAM 传输到 DAC。

使用 DMA 时，系统的整体性能会因内核的释放而提升。此时，数据直接通过 DMA 从存储器传输到 DAC，无需 CPU 执行任何操作。这样节省的 CPU 资源可供其它操作使用。

1.4 DMA 下溢错误

DMA 向 DAC 提供模式波形时，有时会出现 DMA 传输速度比 DAC 转换速度快的情况。此时，DAC 会检测到部分模式波形遭到忽略而不予转换。它随后会将“DMA 下溢错误”标志置 1。

可以使用触发定时器通过共享 IRQ 通道处理下溢错误，在 DAC 不通过 TIM6 触发时也可通过专用中断来处理。

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