前言
, M5 r0 |. m0 Z1 K基于学习的目的，详细讲解关于 Cube 库中的 DAC 的功能。本次介绍 DAC。
, C8 E( j# X7 d- A  q, B
% y2 D5 B0 q5 U8 V
一、示例详解
基于硬件平台：STM32F10C-EVAL，MCU 的型号是 STM32F107VCT6。
  h1 U6 w" ~% ^软件则是其 Cube 库，路径：
* k! N, B. |, H. h* w1 Q5 U9 y& qSTM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_F1_V1.3.0\Projects\STM3210C_EVAL\Examples\DAC\DAC_SignalsGeneration 。
1、主程序
1 {0 Y) k. ?- Y9 A4 e软件配置，运行程序可以发现，系统时钟设置为 72MHz，定时器使用到的是 TIM6;
3 d8 b, E) e: f+ Z0 k! L

1. int main(void)
   
2. {
     e1 D0 b- K7 Z4 m( _/ Z" Q
3. HAL_Init();
   
4. /* Configure the system clock to 72 MHz */
   
5. SystemClock_Config();
   4 p) B% O! l9 M& B* m
6. 
   
7. /* Configure LED3 */
   * K9 m2 u4 t( e. \* U$ S" o: v
8. BSP_LED_Init(LED3);
   
9. /* Configures Key push-button */
   
10. BSP_PB_Init(BUTTON_KEY, BUTTON_MODE_EXTI);
    + m$ n8 _" s5 o
11. /*##-1- Configure the DAC peripheral #######################################*/
    * u4 f! P0 q3 W/ c0 I
12. DacHandle.Instance = DACx;
    ; I, y9 i3 a, E4 w  t4 B& Q
13. /*##-2- Configure the TIM peripheral #######################################*/
    
14. TIM6_Config();
    
15. /* Infinite loop */
    
16. while (1)
    2 Z1 i, ?1 Z  g: u% d7 w, L' l- ^
17. {
    2 i2 A, O& J+ O) J& P$ O/ O- r
18. /* If the Key is pressed */
    ( g( `. a0 Y( P. W( ^4 j  h6 M8 q
19. if (ubKeyPressed != RESET)
    
20. {
    
21. HAL_DAC_DeInit(&DacHandle);
    6 b# H2 ^' X  A' f& [
22. /* select waves forms according to the Key push-button status */
    9 F1 T, n% N3 i" y& c1 g
23. if (ubSelectedWavesForm == 1)
    
24. {
    ; a% H/ d9 M1 Z
25. /* The triangle wave has been selected */
    
26. /* Triangle Wave generator -------------------------------------------*/
    1 l/ ^" k! M7 O7 B- i
27. DAC_Ch1_TriangleConfig();
    
28. }
    * ?0 X% Y' l5 d! P! [+ H
29. else
    1 s, z; M; @9 X
30. {
    
31. /* The escalator wave has been selected */
    . M" I: U4 L+ P6 R' H: E
32. /* Escalator Wave generator -------------------------------------------*/
    ' V: a0 N) A& x" r+ k2 o6 {# J
33. DAC_Ch1_EscalatorConfig();
    # e/ @: h) H# w; g1 ]6 N
34. }
    4 R/ B9 y/ U6 L4 r0 h7 P. L
35. ubKeyPressed = RESET;
    
36. }
    . r0 l* {0 `) [
37. }
    
38. }

复制代码

$ h$ Z: _$ n9 [  r% Z, h根据时钟树的图谱及其程序， 该示例选择的是内部时钟源作为定时器的时钟源；TIM6 的时钟源来自 APB1 的分频。

7 P0 u$ ]/ V, _* N. B( h; Y* a

' k+ [7 Z2 ?- P: j+ w

- W8 O3 f! w9 H. ?AHB 时钟 (HCLK)在 RCC_CFGR 寄存器中的分频系数 HPRE 的值为 0，即 SYSCLK not divided，即/1，所以 HCLK 就是72MHz；
APB1 的 prescaler 的系数是 PPRE1：0x4，HCLK divided 2，即/2，APB1CLK 为 36MHz；由于 APB1 的 prescaler 系数部分频，即/4，所以倍频器起作用，即为上图中的 TIMxCLK = 72Mhz。
2、 定时器 Tim6
; d. L/ h( g* n8 B( K% ?! N

1. void TIM6_Config(void)
   
2. {
   & D2 `# T1 |3 g( w6 O/ q- T  p( }; {
3. static TIM_HandleTypeDef htim;
   # Y  h- q% x7 `' ]7 \3 h
4. TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig;
   
5. /*##-1- Configure the TIM peripheral #######################################*/
   
6. /* Time base configuration */
   
7. htim.Instance = TIM6;
   
8. htim.Init.Period = 0x7FF;
   
9. htim.Init.Prescaler = 0;
   + [0 \: Z& i4 l' X  u, D
10. htim.Init.ClockDivision = 0;
    ( L) U3 n( N$ j9 }
11. htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    4 o6 N4 ^5 c& e* R
12. htim.Init.RepetitionCounter = 0;
    ! g2 _) X. V* o* W
13. HAL_TIM_Base_Init(&htim);
    - w; ~! I+ C8 o  l. v6 _
14. /* TIM6 TRGO selection */
    . V' a! s! d  g2 Z
15. sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
    8 d8 H/ Y4 v$ i' N8 {/ I2 w, }9 _. `0 i
16. sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    
17. HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim, &sMasterConfig);
    . ?9 ?, h. ~/ x/ N# j+ f; v
18. /*##-2- Enable TIM peripheral counter ######################################*/
    & @% Q: m8 d2 E) k. F* e
19. HAL_TIM_Base_Start(&htim);
    - G( @0 r' Z. d# p; u# P' V1 f% U
20. }

复制代码

$ h$ H6 G* Y" \/ ~设置的是向上计数，周期是 0x7FF(2047),从 0 开始计数到 2047,所以该定时器的更新周期：（2047+1）/72 = 28us,

8 Z8 G" b5 e1 i" i! U! a' x

所以传输的 6 个数值：


3 k3 w+ v5 @0 d5 }
对于 8 位的 DAC，程序中设定的是右对齐，


9 P9 O  N+ f( d# J. g
4 N0 I" b2 t; X% V  m8 B所以，对应的 DOR 分别为
0x000（0）, 0x330（816）, 0x660（1632）, 0x990（2448）, 0xCC0（3264）, 0xFF0（4080） ;
而 Vref = 3.3V, 所以：
Vdac 分别等于：也是约在 0V; 0.66V; 1.32V; 1.98V; 2.64V; 3.3V 之间；
2 t7 q4 H" ], U% `4 r5 S) y) U. @; I3、阶梯波形

1. static void DAC_Ch1_EscalatorConfig(void)
   
2. {
   % p# n; M6 R7 p$ h3 }0 G
3. /*##-1- Initialize the DAC peripheral ######################################*/
   
4. if (HAL_DAC_Init(&DacHandle) != HAL_OK)
   
5. {
   
6. /* Initialization Error */
   
7. Error_Handler();
   4 S7 L: A) U" M- W
8. }
   ! p  e" E5 V: n  G1 b4 [" p: l
9. /*##-1- DAC channel1 Configuration #########################################*/
   ) ~  E; o2 l) |% g
10. sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_T6_TRGO;
    
11. sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE;
    
12. if (HAL_DAC_ConfigChannel(&DacHandle, &sConfig, DACx_CHANNEL) != HAL_OK)
    
13. {
    $ B5 r; Y* ]0 Q
14. /* Channel configuration Error */
    9 a8 p1 k# l4 J; ]
15. Error_Handler();
    
16. }
    
17. /*##-2- Enable DAC selected channel and associated DMA #############################*/
    
18. if (HAL_DAC_Start_DMA(&DacHandle, DACx_CHANNEL, (uint32_t *)aEscalator8bit, 6,
    & g4 C% `/ T; M! c3 H( G
19. DAC_ALIGN_8B_R) != HAL_OK)
    5 r% E% ?6 ~7 U  _7 `; z" }1 h  [
20. {
    
21. /* Start DMA Error */
    
22. Error_Handler();
    9 z! O; K& U/ Z$ v7 N
23. }
    
24. }

复制代码

对于阶梯波形比较简单：
就是上述的 6 个数值每个 28us 触发 DMA 传输一次到 DOR 的寄存器；
! Y9 G- w( X, S; e所以测得的实际波形(6 个梯阶，电压分别 0V; 0.66V; 1.32V; 1.98V; 2.64V; 3.3V； 周期 28*6 = 168us);
8 D( P  u3 X% Z8 Z0 h- {  i0 z验证的波形如下：
/ W5 c+ _' v/ {, Y' Q3 G# @

: l  i6 G+ \/ h
6 b" L  k& {3 R) j$ x
' m# W& ]6 ?, o
对于阶梯波形的产生，WAVE 设置的是 0x00；即：wave generation disable;
( S& l1 B8 Y' A, |! F: p
; ?* k4 s! I4 U5 h9 l
3 R2 Y8 q- J$ r

, d" g/ O5 a' a9 L4 C, _  L1 T2 l4、三角波
, K3 r4 z, f8 n" W  |9 K

1. HAL_StatusTypeDef HAL_DACEx_TriangleWaveGenerate(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t
   2 b. }4 i# P  M- k' u1 R
2. Channel, uint32_t Amplitude)
   
3. {
   
4. /* Check the parameters */
   
5. assert_param(IS_DAC_CHANNEL(Channel));
   " Y/ q: b" r6 q8 H# c3 e7 ^/ U( ~
6. assert_param(IS_DAC_LFSR_UNMASK_TRIANGLE_AMPLITUDE(Amplitude));
   1 C5 [( g7 E& f$ U1 j- y
7. 
   
8. /* Process locked */
   
9. __HAL_LOCK(hdac);
   
10. 
    ! y8 L/ U8 s* g4 ?6 p1 A& w7 c
11. /* Change DAC state */
    0 `! T. C& a. F3 f
12. hdac->State = HAL_DAC_STATE_BUSY;
    4 v0 v8 ~% Q& a6 K7 u8 t1 Y: S
13. 
    
14. /* Enable the selected wave generation for the selected DAC channel */
    
15. MODIFY_REG(hdac->Instance->CR, ((DAC_CR_WAVE1)|(DAC_CR_MAMP1))<<Channel,
    
16. (DAC_CR_WAVE1_1 | Amplitude) << Channel);
    1 k, a" E8 \: U  P: m
17. 
    
18. /* Change DAC state */
    
19. hdac->State = HAL_DAC_STATE_READY;
    * \+ z9 J5 o1 p) Q! s
20. 
    6 {: B4 @0 i! ^! m) a
21. /* Process unlocked */
    + K' Q- m& q1 `8 U
22. __HAL_UNLOCK(hdac);
    
23. 
    
24. /* Return function status */
    
25. return HAL_OK;
    
26. }
    

复制代码

产生三角波的主要代码如上，其实也就是下面的这一段代码：

1. /* Enable the selected wave generation for the selected DAC channel */
   
2. MODIFY_REG(hdac->Instance->CR, ((DAC_CR_WAVE1)|(DAC_CR_MAMP1))<<Channel,
   6 }- G2 M5 y% H. {, S0 S8 p0 g
3. (DAC_CR_WAVE1_1 | Amplitude) << Channel);

复制代码

其实也就是设置下面的寄存器的比特位；

6 T( ?( q7 ^* R% A! q3 J
4 q' B, @+ [# N
1 K+ e- ~7 b2 O( X最大的振幅是 3.3V,即对应的是 4095,
% o/ ~/ I+ p3 @; Y( ^0 k# T软件里面设置的 2047，所以振幅是大约 1.65V

& p2 t4 {0 n2 l
0 a1 H! a0 H- z% e& y" k; Q7 n
: a. h! e% O, b# f该三角波的产生是由单片机的硬件产生的，软件控制的是：振幅和周期；
振幅通过上述寄存器中的 MAMP1 来控制；
2 P; v- y( w8 o7 L: Y% p周期则是定时器 Tim6 的触发事件？
但是这里的周期并不是 128us 啊？
3 V- L% u2 k( G! x改变幅值也会改变三角波的周期的，
那么这幅值和周期以及定时器之间三者的关系如何呢？
答案：
' E) U8 Z; I  D8 Q
# A1 s2 ^. e5 B$ e8 F) m

1. 因为每个时钟节拍才步进 1 格，如果是满幅值输出时，要步进 4095*2 个定时器时钟节拍。
   
2. 我的程序中，设定的幅值是 2047，所以输出一个三角波需要 2047*2 个时钟节拍；
   
3. 一个时钟节拍在上面计算的 TIM6 的更新是大约 28us;所以周期 28*2047*2us;即大约是 115ms;

复制代码

2 v+ O0 {, P) b* E2 h$ Y7 E
2 o" f! o9 Z/ \+ j
7 V# B! e5 u1 Q1 k
: |& u$ ]% \! K符合推论。
设置的波形控制模式：WAVE1 = 0x02,即产生三角波；
4 S- h6 \# ]" T* p
: F: [6 A; O6 u5 i

对于三角波的产生器，还有一段函数代码的作用是什么意思呢？
2 @4 `7 t# o0 K& J/ f  ]5 v/ X
# E9 H8 u2 `5 P! u2 l
# o3 r6 c0 `1 }" k, t% \

1. /*##-3- DAC channel2 Triangle Wave generation configuration ################*/
   
2. if (HAL_DACEx_TriangleWaveGenerate(&DacHandle, DACx_CHANNEL,
   
3. DAC_TRIANGLEAMPLITUDE_2047) != HAL_OK)
   
4. {
   
5. /* Triangle wave generation Error */
   ! t6 z4 B  x, q
6. Error_Handler();
   
7. }
   
8. #if 1
   * {% _( a* [7 ~' b2 u% ]
9. /*##-4- Enable DAC Channel1 ################################################*/
   $ Y7 n) b7 s2 N/ ~1 h
10. if (HAL_DAC_Start(&DacHandle, DACx_CHANNEL) != HAL_OK)
    
11. {
    
12. /* Start Error */
    
13. Error_Handler();
    ' @+ n. Z) Q  t  L3 x
14. }
    . y+ g0 @" r  }5 E- P. u. U! x8 u/ R2 q  U
15. #endif
    6 G) U, p: D- n' N5 _2 j* r
16. #if 0
    & A: F. f+ o+ o
17. /*##-5- Set DAC channel1 DHR12RD register
    
18. ################################################*/
    1 ^7 j: F$ C+ T/ y# v$ w7 v& ~" B
19. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 0) != HAL_OK)
    
20. {
    ' e8 Y1 |1 E0 c0 O; F1 ~% M
21. /* Setting value Error */
    9 l: y7 j6 [1 ^5 y2 w
22. Error_Handler();
      x' T5 v7 X  V1 p8 M
23. }
    
24. #endif

复制代码

4 F2 T- \8 [+ E5 l- V# \% w4 ~
即其中的代码：

1. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 0) != HAL_OK)
   * B- q9 @; ~7 b7 M6 d$ i8 R
2. {
   
3. /* Setting value Error */
   ' _' d( K! t0 x. D2 C
4. Error_Handler();
   
5. }

复制代码

  L, z" _6 q& ?2 Y" b' H是什么作用呢?
产生的波形：

1. /*##-5- Set DAC channel1 DHR12RD register
   - x+ m2 H' M, b
2. ################################################*/
   3 c: r/ s' m& U, d; \! z
3. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 0) != HAL_OK)
   ' j, Y! `( R0 o0 o
4. {
   - m. j; D" }5 f" t6 P; L
5. /* Setting value Error */
   9 L2 |' j  F6 T/ [# f/ C2 g
6. Error_Handler();
   ( s0 [% Q6 K/ |5 X; }1 A" m
7. }

复制代码

9 L0 m7 y3 t4 x
. w9 C: z$ l& w0 o8 z7 r1 G' \
- r6 `  G' i# Z% w/ |  q
在加了函数之后：
% i9 G# E5 ^# D( I: `0 L- J) h

1. /*##-5- Set DAC channel1 DHR12RD register
   
2. ################################################*/
   
3. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 10000) != HAL_OK)
   
4. {
   
5. /* Setting value Error */
   : r" K1 p4 g# W1 ~: E: i
6. Error_Handler();
   % u3 }9 B5 k: }1 A
7. }

复制代码

7 i2 O( O0 n( r( q  r* l
5 O& v' D" s" [" M! b: l8 o2 M% S" [* X
! a6 w/ Q( C, ?3 T" A从波形上来看，当参数数值不为 0 时，波形更像三角波，那这个参数影响的是什么呢？
, G) R# h5 S; \5 w

' {' \& I; L" [5 @* a参数的 tmp 的值，位于 0x200004A4 处，初始值为 0，运行到：
4 n; D5 Q* C+ R- [

1. tmp = (uint32_t)hdac->Instance;

复制代码

8 \0 ]8 X  k6 F  b& h后 tmp 的值为 0x40007400,该值是解释得通的：DAC 外设的基地址（0x40007400）

! Z6 X! L, f8 c# O. t. r

% Q# d: I) [' `4 y, {+ F执行完语句之后：由于传递的参数是#define DAC_ALIGN_12B_R                  ((uint32_t)0x00000000)
3 Z7 r& j; a" l' ~

1. DAC_DHR12R2_ALIGNMENT(Alignment);

复制代码

' k) H, L, n& `! K) W得到的结果是(注意上图中虽然断点停在了 DAC_DHR12R2_ALIGNMENT 处，但是程序是 DAC_CHANNEL_1，所以最终执行的还是下面的语句)
2 s7 _- p% t4 [6 V5 \9 I1 L

1. #define DAC_DHR12R1_ALIGNMENT(__ALIGNMENT__) (((uint32_t)0x00000008) + (__ALIGNMENT__))

复制代码

所以最终产生的效果就是：

1. *(__IO uint32_t *) tmp = Data;

复制代码

9 w  K+ t! q) o% o5 f2 s* a+ l; A6 A: D地址为 0x40007408 的寄存器赋值，即下面寄存器赋值：
& p2 O) {7 b3 R5 u* ?$ f6 ~9 o
) v9 ?6 P5 G1 H. R7 s! j% ~  {+ ?

但是这寄存器的作用是什么呢？holding data?
* _( z$ j' W% ~) k2 c7 {# G. I! HHolding data 寄存器，可以简单的理解为：
, u0 g+ L& ], u" z# F设置影响 DAC 的直流分量（直流分量还是根据下面的公式计算出来的）：

! A( D+ \5 N' Y9 z$ Y* z
( S0 N: M5 c& Y- g/ d* L! a' M
当传递的参数设置为 0 是，DACoutput 即三角波的最低电平为 0：
当传递的参数设置为 2047，DACoutput 即三角波的最低电平为 1.65V
5 ?. o6 ]( v8 s) |! {/ j7 }: s

! Q) e4 j) l6 a. z, I
如果传递的参数设置为 1024，DACoutput 即三角波的最低电平为 0.82V;

# Z: f# Q" x) _3 F  O/ o5 M
. L3 H" E1 ~! u
如果传递的参数设置为 3000，DACoutput 即三角波的最低电平为 2.42V;
8 ]/ a( o9 f2 n, y3 O9 N; O
  P# c8 j) J# S7 W: _" g, p
+ V% t" w, ^$ X# d# L8 p  V8 x

0 A. @0 r& G: W$ Z5 P& r
  x2 V$ r+ h5 n: a3 Z5、噪声产生器
主要函数的代码如下：
# u) I# [8 W8 s

1. if (HAL_DACEx_NoiseWaveGenerate(&DacHandle, DACx_CHANNEL,
   
2. DAC_TRIANGLEAMPLITUDE_2047) != HAL_OK)
   
3. {
   
4. /* Triangle wave generation Error */
   ! A) Y9 a( w2 j  d# ]
5. Error_Handler();
   ' i% [% j* q( _! B
6. }
   : @) @8 Q8 X* v6 _; a6 c9 ?
7. /*##-4- Enable DAC Channel1 ################################################*/
   
8. if (HAL_DAC_Start(&DacHandle, DACx_CHANNEL) != HAL_OK)
   ! h8 V; C; [# I: m1 [8 R$ p: ~$ a
9. {
   - E! x. B' O1 Z. T# x+ _$ u, D
10. /* Start Error */
    7 N% P. B5 Y9 o  h1 x/ k
11. Error_Handler();
    
12. }

复制代码

$ L9 t4 P# b& `* Y0 z. @
由于一般的认为噪声是随机性的，所以可以认为只是修改幅值，对于其周期不可控；
9 T$ ?. ^: H/ ?" \8 x



  \- E6 B  g! W9 @- B

  c' U* G  [& L4 K5 e
' h0 O  U+ \! i2 P& W