1.DAC数模转换

DAC（digital to analog converter）即数模转换器，它可以将数字信号转换为模拟信号，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转化成电压信号，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输出电压模拟信号来驱动某些执行器件，使人类易于感知。如音频信号的采集和还原就是这样的一个过程
STM32F1的DAC模块是12位数字输入，电压输出型的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位模式下时，数据可以设置为左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，每个通道都有单独的转换器。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+以获得更精确的转换结果。DAC结构框图如下示：

• VDDA和VSSA是DAC模块的供电引脚，VREF+是DAC模块的参考电压，DAC_OUTx是DAC的输出通道；当参考电压为VREF+时，DAC的输出电压是线性的（0~ VREF+），12位模式下DAC输出电压计算公式如下：
  DACx 输出电压 = VREF+ * ( DORx / 4095 )
• DAC输出是受DORx 寄存器直接控制的，但是不能直接往DORx 寄存器写入数据，而是要通过DHRx间接的传给DORx 寄存器，实现对DAC输出的控制。如果未选择硬件触发，1个APB1时钟周期后，DHRx中存储的数据将自动转移到DORx 寄存器；如果选择硬件触发，将在3个APB1时钟周期后进行转移
• 当DORx加载了DHRx内容时，模拟输出电压将在一端时间tSETTING后可用，具体取决于电源电压和模拟输出负载，可以从数据手册查到tSETTING的典型值为3us，最大值为4us，因此DAC的转换速度最快是250K左右
  
  

! h9 ?! E1 e( g. _1 v9 m# L

  j6 W# m$ q( M

   DAC可通过外部事件（定时器、外部中断线）触发转换，外部触发源列表如下示

& [" e! N! V0 [: v+ e

- M/ B' p8 [3 m+ s1 u+ R
# x: j$ i: A( Y- g* j4 j, q8 K6 n

: ?8 M5 n1 P8 p$ S% Y  z

2.硬件设计

* ?% B3 ~3 u; U) q7 f8 K; V' X1 j

本实验通过D1指示灯来提示系统运行状态，K_UP用来增加DAC输入值，K_DOWN用来减少DAC输入值，输入值的改变将控制DAC_OUT1的电压输出，通过USART1将输出的电压值打印出来

• 指示灯D1
• USART1串口
• DAC_OUT1(PA4)
• K_UP和K_DOWN按键
  
  

- [3 h' c6 e8 U5 D& ?* t
$ p7 C" b$ e% ?3 O8 v! L1 _, e

3.硬件设计

, o7 b2 K2 i: u' H

3.1  STM32CubeMX设置

1 g- x5 [+ W  Z: Y

  > RCC设置外接HSE，时钟设置为72M

  > PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平

  > USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位

  > PA0设置为GPIO输入模式、下拉模式；PE3设置为GPIO输入模式、上拉模式

  > 激活DAC_OUT1，关闭输出缓冲，不使用触发功能

  > 输入工程名，选择路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

' ]. I% w' X+ [1 x# e! {" M

3.2  MDK-ARM软件编程

  >  在dac.c文件中可以看到DAC初始化相关函数

1. void MX_DAC_Init(void){
   
2.   DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
   
3.   /** DAC Initialization */
   
4.   hdac.Instance = DAC;
   3 F+ q1 {) B1 s
5.   if (HAL_DAC_Init(&hdac) != HAL_OK){
   7 W/ i+ T) Z: h3 O
6.     Error_Handler();
   
7.   }
   ) c" Z) c, |, D. j
8.   /** DAC channel OUT1 config */
   ; h! j: t. s+ y6 b- G7 ~& [* i
9.   sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE;        //不使用触发功能
   
10.   sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;        //输出缓冲关闭
    1 z  ^1 P  |1 T  A" M) F2 j) O
11.   if (HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac, &sConfig, DAC_CHANNEL_1) != HAL_OK){
    
12.     Error_Handler();
    0 [3 _. X4 N  H/ ]+ ]
13.   }
    
14. }
    
15. 
    0 H7 V5 M/ W  U$ l4 n
16. void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle){
    $ M, A7 v' j! X9 [, e
17.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
18.   if(dacHandle->Instance==DAC)  {
    
19.   /* DAC clock enable */
    
20.   __HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();        //使能DAC时钟
    9 n/ {* C& o! t" \
21.   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();        
    
22.   GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
    ; [. n! l4 b( o  V* W( e6 s" J% ]$ |
23.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;    //模拟
    % l/ s2 u5 m2 |9 P: ^" J3 k
24.   HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    + |( s* i6 p& U; ]
25.   }
    - }9 r4 f8 O) C; U
26. }

复制代码

  > 添加按键驱动文件key.c 和相关头文件key.h，参考按键输入例程

# u; b1 q- U# p( B. E; @* A

   > 在main.c文件下编写DAC测试代码

1. int main(void){
   
2.   /* USER CODE BEGIN 1 */
   0 k* n4 C& h5 i- \7 @" g
3.   uint16_t dac_val;        //读取的DAC值
     s3 c, Z- Q  s( c5 a9 G
4.   float dac_vol;        //转换后的电压值
   
5.   uint8_t t = 0;
   - p/ {% Q0 e/ v' i* ?! a( v
6.   uint16_t dac_setval = 0; //DAC设置值
   . o" j2 n+ b# w1 e
7.   uint8_t key;
   
8.   /* USER CODE END 1 */
   
9.   HAL_Init();
   
10.   SystemClock_Config();
    ; z* J( v* H3 Z" f2 O1 W
11.   MX_GPIO_Init();
    
12.   MX_DAC_Init();
    
13.   MX_USART1_UART_Init();
    9 X. Q. j3 x/ ~0 @$ B
14.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    
15.   HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);        //开启DAC通道1
    
16.   HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,0);//置初始值为0
    
17.   /* USER CODE END 2 */
    - X! ]( B  H* [8 k; z3 K
18.   while (1){
    " V2 d1 b' ^. v% q0 c
19.     t++;
    & `8 W4 n3 N& C5 P
20.     key = KEY_Scan(0);
    
21.     if(key == KEY_UP_PRES){
    ) l! T3 ?1 y0 E8 e4 E$ V
22.       if(dac_setval < 4000)
    $ I6 K0 t" h0 \! \; A
23.       dac_setval += 200;
    ) h% H. p5 i& y9 k
24.       HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,dac_setval);
    / ], [3 r' ^. b! C
25.     }
    
26.     else if(key == KEY_DOWN_PRES){
    ( P% g4 h: }. N1 X- Z
27.       if(dac_setval > 200)
    " }& |: a- d! Y) i5 J$ R2 v# f
28.         dac_setval -= 200;
    
29.       else
    
30.         dac_setval = 0;
    0 v+ G8 H6 B4 D0 D
31.       HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,dac_setval);
    0 O& t0 j4 @$ {' D. X
32.     }
    9 O7 ]9 T1 h7 v3 j! ^
33.     /按键按下了或定时时间到
    ) l- O6 N3 T" u( w. \% v) o; b
34.     if(t == 10 || key == KEY_UP_PRES || key == KEY_DOWN_PRES){        /
    5 f; G% Q1 V/ {8 z6 U
35.       dac_val = HAL_DAC_GetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1);
    0 O1 b! S2 a2 i& y
36.       printf("DAC_OUT1 DAC value: %d\r\n",dac_val);
    9 U0 I* r2 u' ^  _- f5 L. l, Q
37.       dac_vol = dac_val * (3.3/4096);
    , Z6 Y' i0 Z* R9 H% d! V1 u
38.       printf("DAC_OUT1 VOL value: %.2fV\r\n",dac_vol);
    
39.       printf("\r\n");
    ! X* f7 m4 \$ y9 g' g
40.       t = 0;
    2 Y( d% d4 [$ H. U
41.     }
    " L- A4 n) g" L, A+ _: I8 }, f
42.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    . n7 r: J# Q, B4 q8 }
43.     HAL_Delay(100);
    : `3 Z; R& l8 p' k5 I4 M( w9 m
44.   }
    
45. }

复制代码

4.下载验证

编译无误后下载到开发板，可用看到D1指示灯不断闪烁，同时打印出DAC通道1的DAC值和电压值，当按下K_UP按键输出电压增大，按下K_DOWN按键输出电压减小

文章出处：嵌入式工程狮 安迪西

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/ }% @8 d5 |  ~$ S# ~7 h

7 T! A7 x2 r7 H: ~6 a4 m6 e4 p

" E# N" V8 f% R/ y7 ~( j" x