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【经验分享】STM32G4学习笔记之DAC+FMAC

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STMCU小助手 发布时间:2021-12-8 21:00
1.高性能DAC
0 F2 D! s' s* W+ a& U( HG4系列一共有四个DAC,前两个为低速采集DAC(1MHz),后两个为高速(可达15MHz)
+ _: ^# u4 O2 v9 z' u' |  E- j& _$ {4 b" w
20200724174034276.png
" l5 o; B( I) M4 P" @# ]7 k( r5 N& @" Y
# [$ A7 s8 y) d! r
20200724174706457.png
5 y5 `6 A0 _1 j  C) X  l/ ]4 n
. j# n% q6 n; y" H3 w
DAC1,DAC2的采样速率最大为1MHz,DAC3,DAC4的采样速率最大为15MHz。但是没有直接连接的GPIO口。! y, \' t8 z; C' u! o4 R% l" q0 G
. J% ^8 H6 I; m$ A# D. D! r6 O
20200725100546822.png

, G" ~( P* I8 [, g4 V
$ w+ X* z0 S$ H" `1 c; l; d2 k+ k
20200725102032195.png

, G( h7 m) ?* X- b, X& i1 @' K2 `$ U' n4 V
20200725102059872.png
1 T" ^2 U& ^* j# Z3 F$ A/ h. P
& G( t0 [8 @% ?7 J7 F& |/ I. U* X
DAC可以输出任意的高频模拟波形。; p: W; |% N3 m( ~& i! t
此时DAC的更新速度受制于运放带宽的限制,因此最大的速度也就是13M。
4 J, A  R, f1 {) Z4 K+ Q
& j4 D/ F' P6 y$ A, ]5 `, W& }2.滤波算法加速器FMAC(硬核FMAC+DMA滤波计算,能解放CPU)
# F  F: c& M+ {# g8 [1 _6 H( Y+ t6 O) Z1 Z
20200725104311843.png
4 k6 a5 B/ b/ [9 J& k6 E

  M6 I6 h1 T9 I* v% A  ~) F, K* {6 y& E
使用硬核的滤波,不通过软件程序进行,可以有效的解放CPU,/ ^& @: c5 r! [$ b, c/ s) S" }% Y( {# N
2.滤波方程$ |! @% U0 O- T% K; D2 _

" q$ P5 J& N4 R% q! n
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5 ?& v6 x! G& d6 A4 c# E! C
+ D2 v" {9 d* N1 R& {- Y7 p4 ^
3.单乘累加架构
  V3 `" z0 O6 j) W! E4 R9 G, ?& s) i+ p8 F
20200725105056369.png

3 t  Z$ D" Q0 X% R  k
9 M- }% `0 g! y. P$ L& n- C+ iFMAC单乘累加架构,是重复利用的。输入有Buffer,输出也有Buffer,通过Buffer加一个乘累加器实现滤波的计算。3 d4 W+ a, d/ _7 P

% e% f' g% Y  cBuffer:存储缓冲器,将外设送来的数据暂时存放,以便处理器将它取走。
* N& O! X& l- c
6 X* U$ X/ H' n. v5 u4.Buffer配置' h: u4 s% ~/ ?2 e4 [1 z1 }

* _. \+ D5 M; L3 J, C0 Y
20200725105214582.png
8 F/ h* w2 a  y
9 Z6 d$ _. e2 j) \& K) f; p
5.存储空间需求(Buffer的空间)-FIR
' z$ ]7 p" K$ ]
; f# u' E4 n# k' m: |4 f4 }
20200725113904393.png
2 Q' a0 n, P1 C! q# N! F5 s

6 t9 f  ^( M" l+ a( h" S! A输入空间:N+k  j/ H1 h6 F$ c6 [- R
固定参数空间:N9 z6 K8 s5 o; f! ~
输出空间:k
; [+ q" Z2 E% W  U! K3 B/ e. u) j总的占用空间=2(N+k)应该小于Buffer的空间2566 k% X& P, g8 I3 `3 C1 E
6.硬核与软件的滤波计算比较: f; L0 P) b$ @/ P$ x
硬核处理滤波计算(FMAC+DMA),速度不占优,但是胜在可以解放CPU., z# F& `, _9 z! z  \2 R6 s

# h- p9 t& q5 @+ _/ @% T+ X
20200725114947242.png
+ Z/ O& A5 b- Y  t6 _9 R9 r/ z
' m& a" `* p( A9 a5 ~
7.工作流控制& V9 M$ t, F& K8 X7 P
0 H9 Y2 w( I% |4 K4 A  _4 {/ c
20200725122307469.png
/ Q: Q- D: ~! |4 D8 e4 z( N
# e9 B+ y; U3 f! z7 v* I7 E
20200725122346451.png

9 _( v) l7 [; l$ e0 o# Q4 {& f+ n* `! C  u4 i$ k5 o" P

8 `4 e, U4 E+ d+ a7 U/ E" K
20200725122657175.png
7 p- h" T  V, z, J5 v

5 z' e: i# t. ^& i" W9.FMAC应用举例8 b  u7 |+ O3 P2 B' O7 G# o% R* h5 W
% A( R! D" B) r6 q' w/ i
20200725122916185.png

2 K4 w5 S" b$ r+ B3 c% F# I; k" l/ v; ?3 v2 j% }" S
20200725123036873.png

" G0 C0 u& H8 C) s! ], q1 f$ n4 w7 V/ s- A6 Y9 Q' O1 P. [
2020072512310251.png

1 `0 L( k# _; R+ s- l. U- Y+ f! K( j3 q8 x
20200725123123685.png

) ^8 {2 J6 e! O, ~
, |( Q- N" ?1 U9 ]& q( E9 e
2020072512314**.png

. g: f$ R; ?2 l2 b, U) ~# m$ i) r

8 w# I, @  a( d$ P" f  @代码:3 }2 J* {: t2 u- u
  1. 1.FMAC_FilterConfigTypeDef sFmacConfig; sFmacConfig.CoeffBaseAddress = 0; sFmacConfig.CoeffBufferSize = FIR_COEFF_B_SIZE; …… …… 2. HAL_FMAC_FilterConfig(&hfmac, &sFmacConfig); HAL_FMAC_FilterPreload(&hfmac, aInputValues, FIR_COEFF_B_SIZE + FIR_D1, aOutputDataToPreload, FIR_COEFF_A_SIZE +FIR_COEFF_B_SIZE) 3.HAL_FMAC_FilterStart(&hfmac, aCalculatedFilteredData, &FIR_OutputSize)
复制代码

7 z) q, \, b0 O$ f
20200725123456384.png
% \/ ?7 I; Q$ N# }/ N* M: r2 O

+ }2 {- K  P4 n& U  |4 e6 w2 ^; W& c& [
20200725123522134.png

4 m  R* N7 V4 t, z
, {3 U' T$ u( A- o, `1 O
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7 T8 _/ G/ a# ^) n1 a' O2 H$ a. M. m3 t8 d
20200725123633745.png
/ d5 _2 |+ s" W! a/ O+ W' _+ m2 f

4 p, k, @. x5 C) Y4 g
20200725123723577.png

5 z" I6 r! d7 A  `9 ?/ D6 b% o& E* ^

& ]) S0 x: j3 R& V/ Q* e6 @/ }$ P3 Z% ^: p( {6 W

% k: G: i, o  y, W, v2 a4 p1 `
) `' M& T9 G" _. T  l) i4 l总结( ]5 ^' c" ]6 Z
STM32G4的Cordic可以加快环路计算" O. k/ r% R, w7 X6 z  v
• STM32G4的FMAC做滤波算法可以释放CPU资源; h3 |' E; A; g4 v# I
• 使用出色的片上运放,比较器即省成本又省板材空间
, C" _& z. w/ P  x. Q• 特色外设可以有更多设计想象8 M% M; L/ n- U; i; J

3 @# N. [2 j  u% F8 j
  w2 ?6 H: ?: G; j$ b$ r1 m; V4 o7 O) o
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