STM32 DAC详解

上篇介绍了《STM32ADC详解》，既然有模拟转数字的ADC模块，那么就必然有数字转模拟的DAC模块。顾名思义，该模块仅具有ADC的补充功能。它将数字二进制值转换为模拟电压输出。DAC模块具有多种用途，包括音频生成，波形生成等。通常在大多数8位微控制器中，此模块不可用，并且通过脉宽调制（PWM）可以稍微满足其需求。部分原因是由于它们的硬件资源和运行速度相对较低。所有STM32单片机都具有PWM模块，但大容量STM32也具有DAC模块。STM32DAC模块不是很复杂，并且在工作原理方面与ADC模块相似。

01

DAC简介

从STM32F207数据手册看到，STM32F207具有两个DAC模块。

每个DAC具有独立的通道，对应的GPIO分别为：PA4和PA5。对于GPIO的复用功能（Alternatefunctions）和附加功能（Additionalfunctions），在《STM32ADC详解》有详细讲解。

除了DAC输出的管脚，还有其他相关引脚

注意：使能DAC 通道x 后，相应GPIO 引脚（PA4 或PA5）将自动连接到模拟转换器输出(DAC_OUTx)。为了避免寄生电流消耗，应首先将PA4 或PA5 引脚配置为模拟模式(AIN)。

下面的简化框图显示了STM32DAC模块的主要组件。

02

DAC转换

由框图可以看出，DAC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，而是通过DHRx间接地传给DORx寄存器，实现对DAC的输出控制。

不能直接对寄存器DAC_DORx写入数据，任何输出到DAC通道x的数据都必须写入DAC_DHRx寄存器（数据实际写入DAC_DHR8Rx、DAC_DHR12Lx、DAC_DHR12Rx、DAC_DHR8RD、DAC_DHR12LD、或者DAC_DHR12RD寄存器）。

l  如果没有选中硬件触发（寄存器DAC_CR1的TENx位置0），存入寄存器DAC_DHRx的数据会在一个APB1时钟周期后自动传至寄存器DAC_DORx；

l  如果选中硬件触发（寄存器DAC_CR1的TENx位置1），数据传输在触发发生以后3个APB1时钟周期后完成。

一旦数据从DAC_DHRx寄存器装入DAC_DORx寄存器，在经过时间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。

DAC控制寄存器(DAC_CR)

    DMAEN1：DAC通道1DMA使能(DAC channel1 DMA enable)，我们不使用DMA，故设置为0

    MAMP1[3:0]：DAC通道1屏蔽/幅值选择器(DAC channel1 mask/amplitude selector)我们没有用到故这几位也设置为0

    WAVE1[1:0]：DAC通道1噪声/三角波生成使能(DAC channel1 noise/triangle wavegenerationenable)我们也没用到故也设置为0

    TEN1：DAC通道1触发使能(DAC channel1 trigger enable)我们不用触发，所以设置为0

    TSEL1[2:0]：DAC通道1触发选择(DAC channel1 trigger selection)注意：该位只能在TEN1=1(DAC通道1触发使能)时设置。我们TEN1设为0，所以这几位就不用设置，默认为0

    BOFF1：关闭DAC通道1输出缓存(DAC channel1 output buffer disable)我们关闭输出缓冲故设置为1

    EN1：DAC通道1使能(DAC channel1 enable)我们要使能DAC通道、故设置为1。

03

功能说明

STM32的DAC等效电路如下

该电路中显示的输出缓冲器在内部3.3V电源上运行。与大多数运放在单电源（而不是+/-双电源）上运行一样，输出摆幅永远不会真正达到目标。但是，如电路所示，有两个内部开关（S1和S2）可通过寄存器控制。将它们都打开将通过两个串联的电阻（Ra和Rb）将“DACINT”信号直接连接到“DACOUT”引脚。作为参考，Ra+ Rb约为15k。

根据选择的配置模式，数据按照下文所述写入指定的寄存器：

单DAC通道x，有3种情况：

l  8位数据右对齐：用户须将数据写入寄存器DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际是存入寄存器DHRx[11:4]位）；

l  12位数据左对齐：用户须将数据写入寄存器DAC_DHR12Lx[15:4]位（实际是存入寄存器DHRx[11:0]位）；

l  12位数据右对齐：用户须将数据写入寄存器DAC_DHR12Rx[11:0]位（实际是存入寄存器DHRx[11:0]位）。

一般采用第三种方式：12位数据右对齐比较多。

根据对DAC_DHRyyyx寄存器的操作，经过相应的移位后，写入的数据被转存到DHRx寄存器中（DHRx是内部的数据保存寄存器x）。随后，DHRx寄存器的内容或被自动地传送到DORx寄存器，或通过软件触发或外部事件触发被传送到DORx寄存器。

双DAC通道，有3种情况：

1.      8位数据右对齐：用户须将DAC通道1数据写入寄存器DAC_DHR8RD[7:0]位（实际是存入寄存器DHR1[11:4]位），将DAC通道2数据写入寄存器DAC_DHR8RD[15:8]位（实际是存入寄存器DHR2[11:4]位）；

2.      12位数据左对齐：用户须将DAC通道1数据写入寄存器DAC_DHR12LD[15:4]位（实际是存入寄存器DHR1[11:0]位），将DAC通道2数据写入寄存器DAC_DHR12LD[31:20]位（实际是存入寄存器DHR2[11:0]位）；

3.      12位数据右对齐：用户须将DAC通道1数据写入寄存器DAC_DHR12RD[11:0]位（实际是存入寄存器DHR1[11:0]位），将DAC通道2数据写入寄存器DAC_DHR12RD[27:16]位（实际是存入寄存器DHR2[11:0]位）。

04

DAC输出电压

当DAC的参考电压位VREF+的时候，数字输入经过DAC被线性地转换为模拟电压输出，其范围为0到VREF+。

任一DAC通道引脚上的输出电压满足下面的关系：

DAC输出= VREF x (DOR/ 4095)。

注意：此时数据格式：应该选择12位数据右对齐。

05

代码配置

DAC配置

1. void DAC1_Config(void)
   
2. {
   # ~0 M/ t" t0 m; s. _& N- Q3 E; L, b: ^  N
3.   DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;
   . s1 Z( v6 q! _) l/ N
4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
5. 
   * [: g, m0 \9 H2 ^
6.   /* DMA1 clock and GPIOA clock enable (to be used with DAC)*/
   
7.   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
   . G' u+ Z9 u8 W1 b
8. 
   * o  S8 V1 b7 R* Y& w. }; V
9.   /* DAC Periph clock enable */
   " ^; S2 v( i0 }( [
10. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);
    
11.   
    5 ?) O( c3 p# P
12.   /*DAC channel 1 & 2 (DAC_OUT1 = PA.4)(DAC_OUT2 = PA.5)configuration */
    / ~" d- {% D* h2 D4 H: @( F& l/ z
13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    ; T2 f  H. b/ @# |' l$ S
14. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    
15. GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    
16. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
17.    /* DACchannel2 Configuration */
    , x. P! U3 p' G  P# q' D
18. DAC_InitStructure.DAC_Trigger =DAC_Trigger_None;
    
19. DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration =DAC_WaveGeneration_None;
    " u1 k5 y2 @9 n3 [2 A
20. DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude =DAC_LFSRUnmask_Bit0;
    ! M# I2 O( v' _2 @7 F# Z0 D, ]
21. DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer =DAC_OutputBuffer_Disable;
    
22. DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_InitStructure);
    9 J; H( L( W' Y: x% R5 j1 Y, C
23. 
    
24. /* Enable DAC Channel2 */
    
25. DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
    
26. }

复制代码

. E; G, d4 A1 S7 F$ Q1 j

设置输出电压

1. //设置通道1输出电压
   ' A8 ]6 C8 c, C3 r- c3 I2 R7 E
2. //vol:0~3300,代表0~3.3V
   : W3 D% m" C% {* y7 \4 Q/ [- D. J; G
3. voidDac1_Set_Vol(uint16_t vol)
   
4. {
   ' s7 V) J5 g4 V: `% d* K
5.   double temp=vol;
   
6. temp/=1000;
   . @9 n) F$ B0 e# \
7.   temp=temp*4096/3.3;
   ) f  r) I7 R1 y* M. r
8. DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,temp);//12位右对齐数据格式设置DAC值
   
9. }

复制代码

测试用例很简单，就是反复输出1.2V和3.0V电压

1. while (1)
   
2.   {
   
3.     GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);  //熄灭LED灯
   % b5 l  [! p8 k
4.     Dac1_Set_Vol(1200);
   
5.     LCD_ShowString(0,0,"DAC OUT 1.2V");
   
6.     Delay(500);                      //延时500ms
   ; W( h7 Q, l4 l' @! Q- N+ o, Y- `, T
7.     GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);//点亮LED灯
   . i$ d4 p/ F8 ~+ q  P
8.     Dac1_Set_Vol(3000);
   
9.     LCD_ShowString(0,0,"DAC OUT 3.0V");
   
10.     Delay(500);                      //延时500ms
    1 |, x# Y/ s! Y
11. }

复制代码

下载验证

8 m& y/ l% }9 i0 H# x

硬件和软件开源地址：

https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6

文章出处： 知晓编程