前言
$ x5 X$ i+ D$ k- M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。


$ ?/ E: @! d5 H; z一、示例详解
基于硬件平台：STM32F10C-EVAL，MCU 的型号是 STM32F107VCT6。
& T  w$ |$ ^- L, @. ^; _7 v, h软件则是其 Cube 库，路径：
STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_F1_V1.3.0\Projects\STM3210C_EVAL\Examples\DAC\DAC_SignalsGeneration 。
! y; s6 e& X( [: B9 I* e( H! p- h1、主程序
8 l5 p. K, G+ v9 i/ j5 o, `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;

1. int main(void)
   8 V# [4 v) F! \8 T8 v  K
2. {
   3 n5 X$ p% {  w5 Z) H0 q$ u6 P, C
3. HAL_Init();
   
4. /* Configure the system clock to 72 MHz */
   2 n' d$ S% j9 z7 I
5. SystemClock_Config();
   
6. 
   & C" R* d- J3 m! G
7. /* Configure LED3 */
   6 e2 u. v; F5 O
8. BSP_LED_Init(LED3);
   & I' b6 W& @: `7 S6 q9 I. W
9. /* Configures Key push-button */
   - {- X+ w) }- y( ]3 p
10. BSP_PB_Init(BUTTON_KEY, BUTTON_MODE_EXTI);
    
11. /*##-1- Configure the DAC peripheral #######################################*/
    
12. DacHandle.Instance = DACx;
    
13. /*##-2- Configure the TIM peripheral #######################################*/
    7 b( U) M" H$ w8 t( ?5 ?  E
14. TIM6_Config();
    
15. /* Infinite loop */
    
16. while (1)
    6 t: K5 O+ g# z/ B
17. {
    , d  B2 A/ Z# D3 V4 ~" t1 A0 ]7 C
18. /* If the Key is pressed */
    0 m1 D' K+ Y) K7 x$ f/ q$ ?
19. if (ubKeyPressed != RESET)
    
20. {
    
21. HAL_DAC_DeInit(&DacHandle);
    
22. /* select waves forms according to the Key push-button status */
    " O9 c) A) V. O6 O( G# }7 |1 g, k4 t
23. if (ubSelectedWavesForm == 1)
    
24. {
      R- S( i- _8 C
25. /* The triangle wave has been selected */
    
26. /* Triangle Wave generator -------------------------------------------*/
    ' x1 k# _% a' x, k3 k
27. DAC_Ch1_TriangleConfig();
    ) ?- L' m0 t! o: Q- y3 T; o
28. }
    
29. else
    6 E5 L7 g9 s4 Z: N* m0 G3 B1 l: c) Q
30. {
    ; K6 H2 K/ ?1 u9 f4 |* v! B$ E2 k
31. /* The escalator wave has been selected */
    
32. /* Escalator Wave generator -------------------------------------------*/
    
33. DAC_Ch1_EscalatorConfig();
      x4 f4 k0 Y" n) J0 O% o; b* D9 q
34. }
    " a# D  J* K" @$ s" m1 {4 X- v4 z
35. ubKeyPressed = RESET;
    
36. }
    
37. }
    4 A8 F# y$ w8 `# C
38. }

复制代码

5 Z5 q8 x7 h. @7 T5 y6 M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。


2 w% {: L" |' ^' r7 z
0 o3 T1 F8 o0 v: c  l

- e0 r% D/ T. u! dAHB 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；
! j5 `) M* X+ j1 O! KAPB1 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
; E* d. B# E7 `. k, q/ `

1. void TIM6_Config(void)
   . o/ f3 f0 ^' K, _9 k9 f
2. {
   : |; ?" K( J$ ^+ j- J2 r2 S) t* I
3. static TIM_HandleTypeDef htim;
   
4. TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig;
   
5. /*##-1- Configure the TIM peripheral #######################################*/
   $ O& q* ]5 a" g' M: O- m$ Z
6. /* Time base configuration */
   
7. htim.Instance = TIM6;
   
8. htim.Init.Period = 0x7FF;
   4 u9 z  o+ ?3 d) h3 j# {! f% Z
9. htim.Init.Prescaler = 0;
   
10. htim.Init.ClockDivision = 0;
      o7 a" S9 w3 z2 F1 w& U" p
11. htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    
12. htim.Init.RepetitionCounter = 0;
    6 Y4 d" X$ Y6 O, M0 {
13. HAL_TIM_Base_Init(&htim);
    
14. /* TIM6 TRGO selection */
    % m4 Y: E) x' Y! F7 F6 ~' ~) X
15. sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
    ' P. c" s8 C5 M  X5 D9 P/ l4 K
16. sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    
17. HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim, &sMasterConfig);
    
18. /*##-2- Enable TIM peripheral counter ######################################*/
    - X% e1 e2 D) v) u4 z2 |
19. HAL_TIM_Base_Start(&htim);
    4 h/ Z7 ~2 O8 `+ f& j. N% P  ^
20. }

复制代码

8 m: P( c3 Q( ?! U  L/ D; T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,
  D: U. o! B) ]
0 i; X. ~. j" n4 g8 V* G* E7 _
8 E* @; H% L% C3 k& u, B
5 R5 i, T1 _, `, M% Q所以传输的 6 个数值：
/ C: U) H2 J) m8 y2 c, U* V
1 z0 W0 C# K' B/ F
. S/ D: W9 ]4 `. e3 p3 K
对于 8 位的 DAC，程序中设定的是右对齐，
. N9 X; V: W% g; F3 n
6 O- `. P6 k% Q/ V( i

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：
- `+ \1 h' g+ |1 }7 x* hVdac 分别等于：也是约在 0V; 0.66V; 1.32V; 1.98V; 2.64V; 3.3V 之间；
$ `& e# x) q! w. c" X3、阶梯波形
6 j8 x9 k2 m2 C9 J1 N

1. static void DAC_Ch1_EscalatorConfig(void)
   
2. {
   
3. /*##-1- Initialize the DAC peripheral ######################################*/
   
4. if (HAL_DAC_Init(&DacHandle) != HAL_OK)
   
5. {
   / ^$ f5 n: W! m  _
6. /* Initialization Error */
   / x* N# k/ V( ~2 j. a* Y9 d
7. Error_Handler();
     Y9 L$ o7 o1 g! T. g
8. }
   ; ^9 H) j  \, M
9. /*##-1- DAC channel1 Configuration #########################################*/
   " T: W% Y0 V+ N* R1 ?% |' m. r
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)
    , V! T; q4 I2 Q, {0 `
13. {
    
14. /* Channel configuration Error */
    
15. Error_Handler();
    4 [; ?2 H% @" {' ~
16. }
    
17. /*##-2- Enable DAC selected channel and associated DMA #############################*/
    ) m1 [) N* Z  r# F7 l
18. if (HAL_DAC_Start_DMA(&DacHandle, DACx_CHANNEL, (uint32_t *)aEscalator8bit, 6,
    
19. DAC_ALIGN_8B_R) != HAL_OK)
    
20. {
    : R8 q2 b5 o7 n* P7 p
21. /* Start DMA Error */
    
22. Error_Handler();
    1 a0 Q+ n8 L1 J8 ?
23. }
    5 ^" o5 E# D0 C3 ~( V
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；
& F: ]* `; Z; _; E) o* }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);
验证的波形如下：
" v+ X% G8 E: g, S- N
/ K& v+ K2 d& Y4 a( o& y8 o% }
- d2 V: b$ g1 ]& Q8 t- q+ l4 C
9 O$ P$ ^+ X( v' ~  g& i9 l& ^
- n3 R9 F; [" T4 E, R- ~) W
$ |2 D$ }/ A  G+ }- |% @8 k对于阶梯波形的产生，WAVE 设置的是 0x00；即：wave generation disable;
' q0 f) H+ C2 F2 }) d( ~- d# G$ H

% ]! {& V7 d4 a3 B
7 ~( s" }8 g2 }: g# W' q
4、三角波
# B1 j( b1 w. Q. g# Z: I' i

1. HAL_StatusTypeDef HAL_DACEx_TriangleWaveGenerate(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t
   4 g5 P( K, ~1 W' W* }% s
2. Channel, uint32_t Amplitude)
   
3. {
   : N9 j% E- y! \) e& U
4. /* Check the parameters */
   
5. assert_param(IS_DAC_CHANNEL(Channel));
   " I  Z0 {! u- }& s
6. assert_param(IS_DAC_LFSR_UNMASK_TRIANGLE_AMPLITUDE(Amplitude));
   
7. 
   6 [. B+ l; W1 f. F: x! i( u  z
8. /* Process locked */
   
9. __HAL_LOCK(hdac);
   0 j8 T) q+ S% g  u6 \
10. 
      F# w, K  \5 r& ]% u
11. /* Change DAC state */
    
12. hdac->State = HAL_DAC_STATE_BUSY;
    5 o6 y, W. K% {2 B0 k% i9 {4 I
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);
    
17. 
    
18. /* Change DAC state */
    - U" H8 T$ W7 B& a! K7 m4 M
19. hdac->State = HAL_DAC_STATE_READY;
    ; x0 M- Z9 E: d/ C& m
20. 
    & h3 X/ r+ e3 u1 Y) I
21. /* Process unlocked */
    
22. __HAL_UNLOCK(hdac);
    
23. 
    
24. /* Return function status */
    
25. return HAL_OK;
    % o7 T) j: u" l# u( o
26. }
    5 x) Z. b. \% P

复制代码

2 P+ h% H1 y& Y- i- d$ S
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：
$ L9 {3 @$ i4 {% O! N) y9 K4 @

1. /* Enable the selected wave generation for the selected DAC channel */
   
2. MODIFY_REG(hdac->Instance->CR, ((DAC_CR_WAVE1)|(DAC_CR_MAMP1))<<Channel,
   . }. X6 |2 w# ]3 ~
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；


: n# O" g" ~; V: p
最大的振幅是 3.3V,即对应的是 4095,
4 k& x2 X2 p0 i软件里面设置的 2047，所以振幅是大约 1.65V

. b, q* L% S1 s0 `; _

. Z+ Y' C% u  c4 H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；
$ V2 p' ?- ^, q. ?周期则是定时器 Tim6 的触发事件？
  W$ }) T" c* ^" g4 c# F但是这里的周期并不是 128us 啊？
8 n( ]0 p( N) l# l" r$ y8 c( t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：

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。
   6 ?& m9 i0 J( K: E) h8 O7 Y
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

. N, t* D$ A$ E1 C: G8 q3 T

+ S0 B/ Z& m  s( p! Z# {' U* ?
% ]# m3 |& I  o6 E: g符合推论。
, ]  C: A2 u6 U4 e7 b& M设置的波形控制模式：WAVE1 = 0x02,即产生三角波；
, b7 E) ~5 _$ m+ _, e
( k/ k3 R( \$ l( u! X; _# I
- l+ b3 v0 Y' w+ D
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？

% w2 a( v# h+ J/ I7 T
" Y3 l4 x2 W* M# H: j+ o

1. /*##-3- DAC channel2 Triangle Wave generation configuration ################*/
   
2. if (HAL_DACEx_TriangleWaveGenerate(&DacHandle, DACx_CHANNEL,
   
3. DAC_TRIANGLEAMPLITUDE_2047) != HAL_OK)
   # ~) ^$ E5 X* g3 y: z$ Q2 C
4. {
   
5. /* Triangle wave generation Error */
   
6. Error_Handler();
   * K& k1 o' I  J. P  {# ], i
7. }
   - }8 Y6 n# J# c: u  Z: c
8. #if 1
   
9. /*##-4- Enable DAC Channel1 ################################################*/
   - X! i0 E/ y- }7 y& H
10. if (HAL_DAC_Start(&DacHandle, DACx_CHANNEL) != HAL_OK)
    
11. {
    ! Y$ ]! ^- z- J0 e5 w
12. /* Start Error */
    7 Z" R% e$ c8 S: m; q/ {% n' }
13. Error_Handler();
    
14. }
    
15. #endif
    
16. #if 0
    . Z% C/ L& ~9 B, V5 s" j
17. /*##-5- Set DAC channel1 DHR12RD register
    
18. ################################################*/
    ( i' H3 T7 O" H# u- T
19. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 0) != HAL_OK)
    
20. {
    : ^8 \7 f& u0 |0 Z' w8 Y
21. /* Setting value Error */
    
22. Error_Handler();
    , Z! q; h" A% L3 _1 D
23. }
    7 K  U# a2 [2 s) h/ _; P3 I* q
24. #endif

复制代码

* v3 y$ s3 ]9 @0 [即其中的代码：
, [5 @3 Y( O* g

1. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 0) != HAL_OK)
   
2. {
   
3. /* Setting value Error */
   + Q$ E2 E+ {, K8 R0 {5 H3 s' o
4. Error_Handler();
   
5. }

复制代码

是什么作用呢?
产生的波形：

1. /*##-5- Set DAC channel1 DHR12RD register
   
2. ################################################*/
   * h; @- n2 @  z
3. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 0) != HAL_OK)
   3 I" T% {. q2 a- ^( {2 i/ `0 O& F
4. {
   " m' ]- r/ P( b* h6 n
5. /* Setting value Error */
   
6. Error_Handler();
   / Q) k( m7 h, W# d. x  O( P+ _8 b
7. }

复制代码

在加了函数之后：
/ F. Q- b+ m9 @% H* z* X! |

1. /*##-5- Set DAC channel1 DHR12RD register
   ' [/ S+ x4 `7 N) U
2. ################################################*/
   
3. if (HAL_DAC_SetValue(&DacHandle, DACx_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 10000) != HAL_OK)
   ; g! X" V* b3 e% O/ i+ y
4. {
     r* Z; B0 b% y- b1 n
5. /* Setting value Error */
   
6. Error_Handler();
   * q& a1 f3 A4 M2 Q3 }& T" |- X
7. }

复制代码

! j" m) k' j+ b0 z. S0 C( ]

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？

7 N' k( r7 [' z+ ^4 X' l
参数的 tmp 的值，位于 0x200004A4 处，初始值为 0，运行到：
  j& L+ Z. M/ v: Q" J

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

复制代码

9 @) C% z1 S8 B, U1 Q
: F8 H8 m/ Z  \6 B8 ~后 tmp 的值为 0x40007400,该值是解释得通的：DAC 外设的基地址（0x40007400）
6 b3 w8 V! N6 d8 U6 s/ d  t$ Q


执行完语句之后：由于传递的参数是#define DAC_ALIGN_12B_R                  ((uint32_t)0x00000000)

1. DAC_DHR12R2_ALIGNMENT(Alignment);

复制代码

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)
& G: d  K" e8 w/ x: y/ d

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：
: e2 d4 |# f4 G0 w3 t- ]7 b7 B, O4 J

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

复制代码

9 ^6 o# Y5 }* D4 e" m6 k1 I地址为 0x40007408 的寄存器赋值，即下面寄存器赋值：

. D  Z* c3 q! o9 U6 g

- L" b& x3 p: f& J; J+ o但是这寄存器的作用是什么呢？holding data?
Holding data 寄存器，可以简单的理解为：
8 \0 Q  n5 C9 l  `7 c4 C4 O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）：

7 ~1 I( p; ?) p+ p0 k2 u
5 K! V3 a; y3 t, \$ J3 Q, x
* A5 \4 Q! A& U; n( ~0 X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



/ s  t6 g* k( w$ f4 }如果传递的参数设置为 1024，DACoutput 即三角波的最低电平为 0.82V;
! ^$ ?7 D8 }+ U% p- `
" B( a( @. h8 k, q4 D& L

; [; i9 P, A5 \7 V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 `, C( ]) P. X2 I: m3 y9 ~6 V
7 {0 z2 Y/ N* V0 w! k8 q

3 ]# p% i! M( V  o$ R

4 r& z6 ~0 n& u( w, C5、噪声产生器
主要函数的代码如下：
! k- ?: a$ x' c8 Q: A

1. if (HAL_DACEx_NoiseWaveGenerate(&DacHandle, DACx_CHANNEL,
   7 B4 ]- F/ `+ I3 g
2. DAC_TRIANGLEAMPLITUDE_2047) != HAL_OK)
     N: z- l7 j7 L& v+ G
3. {
   & b4 R" b  r" m4 w9 Y, m# h' P
4. /* Triangle wave generation Error */
   
5. Error_Handler();
   : Y% m1 H4 g% {! t
6. }
   - E, z4 n  x0 V: Z& }" ^9 J( U% A2 [/ }8 \
7. /*##-4- Enable DAC Channel1 ################################################*/
   1 z( ?# E4 A- O" Q3 V
8. if (HAL_DAC_Start(&DacHandle, DACx_CHANNEL) != HAL_OK)
   9 u9 ?+ {/ b$ A3 F5 {9 _
9. {
   
10. /* Start Error */
    ' O: N, i9 S6 ^3 b3 P" \. o
11. Error_Handler();
    
12. }

复制代码

3 `& V5 x/ {# `' {4 }
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；
% W$ G/ ?( @4 A  k
3 H  f; }, r: t( ]9 [3 `2 o

+ s0 u. e$ Q% {/ N2 G2 e
5 f) u- m) ]6 D! H) r