DAC实验
前面章节我们学习了ADC实验，本章，我们将介绍STM32MP157的DAC（Digital -to- analog converters，数模转换器）功能。我们将通过三个实验来学习DAC，分别是DAC输出实验、DAC输出三角波实验和DAC输出正弦波实验。
- O8 N8 u- ^* ]/ H6 `1 [( n" n
24.1 DAC简介
8 N% q$ U$ R7 Y  a* O! K数字/模拟转换器（Digital-to-Analog Converter），是指将离散的数字信号转换为连续变量的模拟信号的器件，简称DAC。在模拟电路中，电流电压信号的变化是连续的，而数字电路处理的数据都是离散的数据，DAC将表示一定比例电压值的数字信号转换为模拟信号，这使得主控芯片不再只是输出数字0或者1，从而得到更广泛应用。
# ?1 E6 Y, U1 C8 S0 z  h" j（1）分辨率
) `1 _- {; ^, w- XDAC的分辨率定义为输出满刻度电压与2n的比值，其中n为DAC的位数，所以DAC的位数也可以用来表示分辨率，例如某个DAC的分辨率是12bit、10bit。
- k: `; w* W8 m2 tDAC的分辨率反应了输出模拟电压的最小变化值，以一个12位的DAC为例，其数据变化范围是0~4096，对于3.3V的满量程，采用8位的DAC时，分辨率为3.3V/256=12.89mV，当采用12位的DAC时，分辨率则为3.3V/4096=0.81mV。显然，位数越多，其输出电压的取值个数就越多（2n 个），也就越能反映出输出电压的细微变化，分辨能力就越高。
（2）建立时间
建立时间是描述DAC转换速度快慢的参数，定义为从输入数字量变化到输出（DAC_OUT）达到终值误差值±1LSB时所需的时间。从参考手册上可以找到STM32MP157的建立时间tSETTLING的典型值是2us。
（3）基准电压
基准电压也叫参考电压，也就是当做参照作用。我们测试外部电压时会以基准电压作为参考，先把基准电压分成多少分（根据分辨率来分），然后再和被测电压进行比较，然后得到比较的结果，这样就能测试出输入电压是多少了。
) \. ]1 A3 t; M7 K24.1.1 DAC特性
STM32MP157的DAC模块（数字/模拟转换模块）是12位数字输入，电压输出型的DAC。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位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，可以在每个DAC输出通道上进行单独的校准，每个通道都有单独的转换器，DAC输出通道支持低功耗模式。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+（和ADC共用）以获得更精确的转换结果。当DAC输出与焊盘断开并连接至片上外设时，DAC_OUTx引脚可用作通用输入/输出引脚（GPIO）。
STM32MP157的DAC模块主要特点有：
. }# e+ m% m: j' V7 h. l7 k. \① 1个DAC转换器，每个DAC最多2个输出通道 ；
② 12位模式下数据左对齐或者右对齐 ；
4 W$ y. W9 c5 x) O3 Q$ O③ 同步更新功能 ；
④ 噪声波形生成 ；
7 N- h# i& m9 ]6 C, ~: V⑤ 三角波形生成 ；
) k. C7 T) b& J6 w6 H0 h⑥ 双DAC通道同时或者分别转换；
⑦ 每个通道都有DMA功能；
⑧ 通过外部触发信号进行转换；
⑨ 每路 DAC 输出均可与 DAC_OUTx 输出引脚断开连接；
⑩ DAC 输出可与片上外设连接；
⑪ 可在停止模式下通过采样和保持模式实现低功耗运行；
  b( ^2 g& U1 h, a9 e⑫ 来自VREF+引脚的输入参考电压。
DAC通道框图如下图所示：
- Q9 _8 ?7 Z" ?; j24.1.2 DAC框图

2 h" M% y( w& |, ]* p
6 U0 r9 z% e- x/ P
: m) c  n+ r/ e7 S1 G0 I; D图23.1.2. 5 DAC通道框图
3 g6 [4 m3 Q. \ADC框图中的输入/输出引脚信息如下表所示：
( v% K6 P# o6 A! _. |8 W


表23.1.2. 2 DAC输入/输出引脚
除了上表列出的输入/输出引脚，DAC通道框图还有一些内部输入/输出信号，具体如下表所示：
, x6 p( J% ^' ]- }" S/ F

0 L( f1 C% g  Q. U
! r: h3 ~5 Y& u表23.1.2. 3 DAC内部输入/输出信号
关于DAC框图的内容，我们做如下讲解：

1.DAC的输入/输出引脚以及内部信号
图中VDDA和VSSA为DAC模块模拟部分的供电。VREF+ 是正模拟参考电压输入，选择范围是1.62V~3.6V，开发板上我们一般给VREF+接入的电压时3.3V。在ADC实验章节我们说过，STM32MP157有ADC和DAC共用的内部基准电压VREFBUF，可通过VREFBUF_CSR寄存器进行配置，可选1.5 V、1.8 V、2.048 V和2.5 V。
要注意的是，DAC只能在VDDA高于或等于1.8V时使用，使用内部参考电压VREF+时要求VDDA高于或等于VERF+++0.3V。
DAC_OUT1/2就是DAC的两个输出通道了（对应PA4和PA5引脚）：
& i- T% s' w6 w. a/ C
( q8 Q4 y1 x# D& a/ P9 z5 I  E
; n1 O0 v; g. T
图23.1.2. 6DAC的两个输出通道引脚
7 h7 ?: x, a# p; k9 T. V注意：表中的dac_pclk即DAC的时钟源，转换和寄存器访问都是靠这个时钟，该时钟来自APB1，最大可以配置为104.5Mhz。
从通道框图可以看出，DAC输出是受DAC_DORx寄存器直接控制的，但是我们不能直接往DAC_DORx寄存器写入数据，而是通过DAC_DHRx间接的传给DAC_DORx寄存器，实现对DAC输出的控制。
6 y- h! p# E! |4 R5 _) i, S) \2. DAC通道使能/转换速度和输出电压
（1）DAC通道使能
将 DAC_CR 寄存器中的相应 ENx位置1，即可使能对应DAC 通道。经过一段启动时间 tWAKEUP后，DAC 通道被真正使能。从数据手册查询，tWAKEUP 的典型值为2us或者5 us：

, ^. s- C2 J  V" U
: r+ K4 q. {6 G, @0 y: Z
1 a! H4 o% m+ h9 I+ W/ Y9 w4 X0 f; K图23.1.2. 7 tWAKEUP 时间
! Y7 b8 f0 d& h9 [6 p/ Z一旦使能DAC通道，相应的GPIO引脚（PA4和PA5）就会自动与DAC的模拟输出（DAC_OUTx）相连，为了避免寄生的干扰和额外的功耗，引脚PA4和PA5应当设置成模拟输入。
（2）DAC的转换速度
DAC的转换速度最快是1MSPS：
; g( e; ^: O* X; h4 h: P6 Z
6 m6 W7 p! ?5 [. {+ F. N. O9 g

' D! C) [2 @! P. o* C( y7 c6 }1 s图23.1.2. 8 DAC的转换速率
. n0 W( H4 t* }（3）DAC的输出电压
, _( L3 N$ M0 t! \4 }DAC就是数字量转换为模拟量，数字输入经过DAC被线性地转换为模拟电压输出。当DAC的参考电压为VREF+的时候，DAC的输出电压是线性的从0~VREF+，12位模式下DAC输出电压与VREF +以及DORx的计算公式如下：
* `! y. B" F; |5 S9 X7 fDACx输出电压= VREF *（DORx/4096）
3. DAC的8/12位数据格式
4 H/ s% {+ e1 \, }前面我们提到，STM32MP157的DAC支持8/12位模式，8位模式的时候是固定的右对齐的，而12位模式又可以设置左对齐/右对齐。DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式，总共有3种情况，如下图所示：
* `. {( L9 y) ^7 L# P


2 F) l% x7 h7 l5 I% p3 b图23.1.2. 9 DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式
①8位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际存入DAC_DHRx寄存器的DHRx[11:4]位，后面的描述中我们只写DHRx[11:4]位）。
. T0 C! a! F8 S) j& _& |3 W2 H0 ~! E②12位数据左对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Lx[15:4]位（实际存入DHRx[11:0]位）。
③12位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Rx[11:0]位（实际存入DHRx[11:0]位）。
我们本章实验中使用的都是单通道模式下的DAC通道1，采用12位右对齐格式，所以采用第③种情况。另外DAC还具有双通道转换功能。对于 DAC 双通道（可用时），也有三种可能的方式，如下图所示：

* z1 T- T  K: D, h4 ]
. j) M: Z9 p4 q0 M
% U- |6 z. w( i  I: M+ u图23.1.2. 10 DAC双通道模式下的数据寄存器对齐方式
①8位数据右对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR8RD[7:0]位（DHR1 [11:4]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR8RD[15:8]位（DHR2 [11:4]位）。
②12位数据左对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12LD[15:4]位（实际存入DHR1[11:0]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12LD [31:20]位（实际存入DHR2[11:0]位）。
+ p; O; p+ W% V9 M/ N③12位数据右对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12RD [11:0]位（实际存入DHR1[11:0]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12RD [27:16]位（实际存入DHR2[11:0]位）。
4. DAC的触发选择
写入到DAC_DHRyyy（就是上述提到的DAC_DHR8Rx、DAC_DHR12Lx和DAC_DHR12Rx等）的值，经过相应的移位操作后会被转存到DHRx寄存器中，随后，DHRx寄存器的内容可以通过触发后被自动地传送到DAC_DORx寄存器中，当 DAC_DORx加载了DAC_DHRx内容时，模拟输出电压将在一段时间 tSETTLING 后可用，也就是从DAC_OUTx引脚上输出，输出的值就是我们要获取的转换值。tSETTLING 的具体时间取决于电源电压和模拟输出负载，我们可以从《STM32MP157A&D数据手册》找到此值的典型值是2us。
  x0 ^7 Y# e4 G% E4 x: z' q, cDAC可以通过软件或者硬件触发转换，通过配置TENx控制位来决定。
# y% ?$ J: z8 [2 v/ N: e（1）不使用触发
TENx为0时不使用触发，DAC通道x的触发被禁用，写入到DAC_DHRx寄存器的数据在一个APB1时钟后自动传至寄存器DAC_DORx中。不使用触发转换的时间框图如下图所示，dac_pclk的时钟其实也就是APB1总线时钟：
* e! U  O$ V7 q* y! S# H4 M7 t1 [
# U. U; q. ?4 \2 @! u  d/ j

5 b. p& ]9 x. U4 D: ~: g$ \' [图23.1.2. 11 TEN=0时DAC模块转换时间框图
（2）使用触发
TENx为1时，表示使能触发，这里分为软件触发和硬件触发。DAC_CR寄存器的TSELx[3:0]为0000时表示选择软件触发，DAC_CR寄存器的TSELx[3:0]不为0000时（具体设置什么可以根据此位的设置来），表示选择硬件触发。
软件触发
0 |% P- b( W( M5 I! Q# @如果选择软件触发，一旦DAC_SWTRGR 寄存器的SWTRIGx（x=1，2）位置 1，转换随即开始。DAC_DHRx的内容加载到DAC_DORx寄存器中后，SWTRIG 即由硬件清0。如果选择软件触发，DAC_DHRx寄存器的内容只需一个dac_pclk（也就是一个APB1）时钟周期即可转移到DAC_DORx寄存器中。ENx 位置1（使能DAC通道）时就无法更改TSELx[3:0]位。
& ?+ U* K2 U0 e6 B硬件触发
如果选中硬件触发，每次DAC接口检测到触发信号时（定时器TRGO输出，或者外部中断线9的上升沿），最新存放在DAC_DHRx的值会被传入DAC_DORx中，发生触发后再经过3个dac_pclk周期（3个APB1时钟周期）后，DAC_DORx寄存器将会得到更新。一旦DAC_DORx寄存器的值更新后，再经过时间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。
如果使用触发（TEN=1），可通过TSELx[3:0]控制位来决定选择16个触发事件中的某一个来触发DAC转换。这16个触发事件的部分事件如下表所示：
7 H' h' V3 }% N


其它 保留
表23.1.2. 4 DAC触发选择
! _/ P# A: I/ v6 t6 t采样和保持模块（低功耗）及其关联寄存器可在停止模式下使用 LSI时钟源（dac_hold_ck）运行。
5. DAC的DMA请求
每个DAC通道都有DMA功能，两个DMA通道分别用于处理两个DAC通道的DMA 请求。如果DMAENx 位置1时，如果发生硬件触发（而不是软件触发），就会产生一个DMA 请求，然后DAC_DHRx的数据被转移到DAC_DORx中。
) E$ }2 _+ d( Q+ a4 j# I% HDAC_DMA请求没有缓冲队列，如果第二个外部触发到达时，尚未收到第一个外部触发的应答，将不会发出新的请求，DMA通道下溢标志 DMAUDRx将置1，产生中断（DMA下溢），DAC 通道仍将继续转换旧有数据。软件通过写1到DMAUDRx中来清除标志位，将所用 DMA 数据流的 DMAEN 位清零，并重新初始化 DMA 和 DAC 通道，以便正确地重新开始 DMA 传输。

3 q; j3 Z  A! L

表23.1.2. 5 DAC中断
. o1 k  r) v. b$ u3 T, L$ {24.2 DAC输出实验
本实验我们来学习DAC输出实验。
- W, w' h3 g: Y5 e本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 17-1 DAC_OUT1。
% X+ B6 H5 d& T" o24.2.1 DAC寄存器
下面，我们介绍要实现DAC的通道1输出，需要用到的一些DAC寄存器。
- }) S, [( v# [( I% Y
1.DAC控制寄存器（DAC_CR）
" `" k' x$ V- h8 u$ m$ W8 eDAC控制寄存器描述如下图所示：



# h" H# q  H$ z) q/ w图23.2.1. 1 DAC_CR寄存器
; b% j4 [- a+ _* G" V( k" t" O! PDAC_CR的低16位用于控制通道1，而高16位用于控制通道2，我们这里仅列出本实验需要设置的一些位：
EN1位：用于DAC通道1的使能，我们需要用到DAC通道1的输出，该位必须设置为1。
TEN1位：用于DAC通道1的触发使能，我们设置该位为0，不使用硬件触发。写入DAC_DHR1的值会在1个APB1周期后传送到DAC_DOR1，然后输出到PA4口上。
2 R7 }' v8 K* Z  s3 gTSEL[3:0]位：用于选择DAC通道1的触发方式，本实验设置为0，使用软件触发。
WAVE[1:0]位：用于控制DAC通道1的噪声/波形输出功能，默认设置为00，不使能噪声/波形输出。
DMAEN1位：用于控制DAC通道1的DMA使能，本实验不使用DMA，设置该位为0即可。
3 r# ^* W  I# wCEN1位：用于控制DAC通道1的输出缓冲校准使能，本章不使用校准功能（默认有一个出厂校准值，我们使用默认的校准值即可），设置该位为0即可。
2. DAC模式控制寄存器（DAC_ MCR）
. `& y$ z$ @  ^2 RDAC模式控制寄存器描述如下图所示：


" c; Q, ]" j% ?2 [
) f# }/ m2 V: P7 |7 @图23.2.1. 2 DAC_ MCR寄存器
该寄存器我们只关心MODE1[2:0]，这三个位用于设置DAC通道1的工作模式。本章使用普通模式，且使用输出缓冲，设置MODE1[2:0]=0即可。MODE2[2:0] 设置通道2的工作模式，本实验没用到。
3. DAC通道1 12位右对齐数据保持寄存器（DAC_ DHR12R1）
DAC通道1 12位右对齐数据保持寄存器描述如图下图所示：
2 N7 O& _4 I5 a9 P$ l

; x$ m9 n" j4 g% y+ V$ g
  L% z0 k5 Q" F3 O* i6 B图23.2.1. 3 DAC_ DHR12R1寄存器
该寄存器用来设置DAC输出，通过写入12位数据到该寄存器，就可以在DAC输出通道1（PA4）得到我们所要的结果
24.2.2 DAC的HAL库驱动
/ u1 B3 c# C) o/ K! BDAC在HAL库中的驱动代码在stm32mp1xx_hal_dac.c和stm32mp1xx_hal_dac_ex.c文件（及其头文件）中，可以翻看这两个文件来了解。
1.HAL_DAC_Init函数
9 i( {& t$ `. b9 [9 x5 @( U8 EDAC的初始化函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef *hdac);
函数描述：
' H) w- a/ u$ ]用于初始化DAC。
( M* {7 v0 i% G+ K' D函数形参：
; j: _5 O/ ]5 W形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

1. typedef struct
   ; f7 ^, O& X% M; U$ I
2. {
   - f& @7 o; ^' @* |
3.   DAC_TypeDef                    *Instance;       /* DAC寄存器基地址 */
   
4.   __IO HAL_DAC_StateTypeDef    State;           /* DAC 工作状态 */
   5 e: e& r, G# J! h7 d( [
5.   HAL_LockTypeDef                Lock;            /* DAC锁定对象 */
   . m' _! |5 D! I! N, r7 G( k
6.   DMA_HandleTypeDef             *DMA_Handle1;   /* 通道1的DMA处理句柄指针 */
   2 L' o$ i: j2 B4 y& F; T4 N/ N
7.   DMA_HandleTypeDef             *DMA_Handle2;   /* 通道2的DMA处理句柄指针 */
   
8.   __IO uint32_t     

复制代码

' i! c0 z* v. _- h' i从该结构体看到该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，即没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC，为后面HAL库操作DAC做好准备。
0 m  i0 s3 U0 h# J. i函数返回值：
3 L* |% f& K: ^; N3 |. Z5 U1 [HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
注意事项：
+ \" w9 m  Z; v& W) y. y. H5 F" ADAC的MSP初始化函数HAL_DAC_MspInit，该函数声明如下：
* t" Q& Q8 O0 ~7 mvoid HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac);
2. HAL_DAC_ConfigChannel函数
DAC 的通道参数初始化函数，其声明如下：
6 m- _5 H+ x# Z) x* THAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef *hdac,
. s) p6 f  x% g0 {. jDAC_ChannelConfTypeDef *sConfig, uint32_t Channel);
函数描述：
# |5 u8 x- D, s- K该函数用来配置DAC通道的触发类型以及输出缓冲。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
3 {, X& p* S+ V3 l6 |形参2是DAC_ChannelConfTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：
  `1 f5 a4 N9 Y
3 V# |, X) Q. ^' [

1. typedef struct
   
2. {
   : |9 j) Q8 X! j
3.   uint32_t DAC_SampleAndHold;                      /* 设置是否使能低功耗模式，即采样和保持模式 */
   
4.   uint32_t DAC_Trigger;                             /* DAC触发源的选择 */
   2 \+ u" h( W8 N2 X9 r7 L3 ~* g: g
5.   uint32_t DAC_OutputBuffer;                       /* 启用或者禁用DAC通道输出缓冲区 */
   
6.   uint32_t DAC_ConnectOnChipPeripheral; /* 指定DAC输出是否连接到片上外设 */
   
7.   uint32_t DAC_UserTrimming;   /* 设置DAC的校准方式，采用出厂模式还是用户模式 */
   1 M+ O: T" c6 U' [( ?
8.   uint32_t DAC_TrimmingValue;  /* 设置用户校准模式的偏移值 */
   
9.   DAC_SampleAndHoldConfTypeDef  DAC_SampleAndHoldConfig; /* 设置采样保持具体参数 */
   $ n! k$ n* s+ I
10. } DAC_ChannelConfTypeDef;

复制代码

5 j  Q. R4 O, y8 F# A1 ^" n形参3用于选择要配置的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
, q2 {# E  _1 G0 A& Y4 ^HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
% ~% j1 @! O6 {- K, ?* h* {3. HAL_DAC_Start函数
6 P1 T$ i8 {7 x使能启动DAC转换通道函数，其声明如下：
% G# e6 i- M! }2 j" i- |6 VHAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
; v9 G' Q7 t. \函数描述：
# w+ G3 C8 ?4 N, T) l8 {4 @使能启动DAC转换通道。
5 H- Q4 D  I0 A0 B2 @3 ?7 ?函数形参：
7 |5 _" \& n) \9 Z% s形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
( J, p5 J. c/ K/ ^/ |HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
4. HAL_DAC_SetValue函数
1 V2 s: n+ B" P, A" oDAC的通道输出值函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
: U% ~% K5 A" {% e: x$ {uint32_t Alignment, uint32_t Data);
; b' P" t, G5 @0 J1 R函数描述：
配置DAC的通道输出值。
9 X) d5 h% g2 c* d  q! A7 N8 T函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要输出的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
形参3用于指定数据对齐方式。
; o1 A( J3 h4 c形参4设置要加载到选定数据保存寄存器中的数据。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
5. HAL_DAC_GetValue函数
DAC读取通道输出值函数，其声明如下：
uint32_t HAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述：
获取所选DAC通道的最后一个数据输出值。
4 U; o. ]8 z$ q& ]函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要读取的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
获取到的输出值。

24.2.3 硬件设计
1.例程功能
使用KEY0/KEY1两个按键，控制STM32MP157内部DAC的通道1输出电压大小，然后通过ADC1的通道19采集DAC输出的电压，并通过串口将ADC采集到的电压值以及DAC的设定输出电压值等信息打印出来。实验中，LED0闪烁，提示程序在运行。
. i& P! O6 G. g1 V实验时，请用跳线帽将PA4和PA5接在一起：
7 Z% ]1 H( _' j0 O
3 a8 N7 }  X3 T. I1 L$ \  i

图23.2.3. 1 硬件连接
, ], c# Z6 U- T. I3 Q4 H3 ^, ^本节实验ADC的配置和相关代码部分和ADC实验章节的 单通道ADC采集实验 部分一样。
2 o, }$ X$ G' g' k. N2. 硬件资源
1）LED灯：LED0
2）按键KEY0和KEY1
/ h, ^- h$ y9 V9 {! C3）串口4
" H; _) F) m( m6 n, d" A" c4）ADC1的通道19引脚（PA5）
: h8 i+ ?. h# ^8 p- y3 k( F5）DAC的通道1
. {' o# v0 ~: @2 ZLED0 UART4_TX UART4_RX ADC1_INP19 DAC_CHANNEL_1 KEY0 KEY1
PI0 PG11 PB2 PA5 PA4 PG3 PH7
表23.2.3. 1硬件资源
3. 原理图
ADC和DAC属于STM32MP157的内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作。
) C( P+ A0 F. I# ^) B% [* c
; h; d& v5 r. `3 ^( H
0 J$ b  J  p6 P' U
图23.2.3. 2 原理图部分

" h1 {) ]1 }6 f' N9 U. ^; q0 u24.2.4 软件设计
1.新建和配置工程
（1）配置LED0、KEY0、KEY1和UART4
5 R" U1 V- h( @- B新建工程DAC_OUT1，本节实验我们会用到UART4发送数据，还会使用到按键KEY1、KEY0以及LED0，所以我们这里按照前面的实验章节配置LED0、KEY0、KEY1。UART4的配置我们这里就不再赘述了，请参考前面串口通信实验章节的来配置。
! J/ s" R4 ~: e! n3 e9 c  a. m

$ l: ]9 ]- y4 ^' q& `' }
$ v' }+ [9 ]* I( ^& D& N图23.2.4. 1 按键和LED的引脚部分配置



图23.2.4. 2 UART4引脚部分配置
LED0和按键以及UART4的代码我们本节实验就不讲解了，大家可以参考本实验工程里的代码，也可以参考前面相关实验章节部分。
（2）配置ADC
4 {$ T3 i) h% L& m& Q1 g$ `! \ADC1的配置可参考前面 单通道ADC采集实验 部分。选择ADC1的通道19：


) k! q, |5 v: Y3 x
7 T" g: {% N7 M: @3 g图23.2.4. 3选择ADC1的通道19
ADC的配置参数我们前面ADC实验章节已经做了详细讲解，这里就不再说明，配置如下：

2 l( S' j7 O2 n( ?

图23.2.4. 4配置ADC1的参数
9 @9 m* Y; m, d- w* ~3 o8 w& m（3）配置DAC
DAC配置如下，DAC的每路输出均可与DAC_OUTx输出引脚断开连接，然后可与片上外设连接。这里我们可以配置DAC输出连接到外部引脚DAC_OUTx。
DAC参数配置部分：
5 E+ t! j7 Q$ T7 p! r2 MOutput Buffer配置使能；
4 _0 j3 {- H6 z$ T: J4 X1 zTrigger配置触发源，可以配置软件触发和硬件触发以及不触发，我们配置不触发；
DAC High Frequency配置DAC是否以指定频率接口模式工作，可以开启或者关闭高频接口模式，或者设置高频接口模式为自动模式。
User Trimming设置DAC的校准方式，采用出厂模式还是用户模式。校准的目的是为了减少误差，这里我们就默认使用出厂模式；
Sample And Hold用于设置是否使能低功耗模式，即采样和保持模式，这里我们就不选择了。

% F1 B2 H5 l' r6 Q# |% y5 A9 f

( e5 y9 q9 X9 V# s6 B图23.2.4. 5配置DAC的输出通道1
  _: [5 S/ l5 ]' S$ p（4）UART相关的参数配置
UART4的参数配置以及中断配置请参考前面串口通信实验。
（5）时钟配置
8 P% w5 L& M3 t" n这里配置MCU的时钟为209MHz，使用外部时钟HSE，这部分配置可以参考前面实验章节：
/ j  B5 y; v. K9 Y

7 f  C: H2 ^5 V# d. K  u) U
# W' F. N$ N6 F图23.2.4. 6时钟树配置
4 K) y) |, e/ t5 XADC1的时钟使用PER，其中PER时钟源默认使用HSI，即为64MHz。上面ADC参数配置中，我们配置分频系数为2，所以实际ADC的时钟是32MHz。DAC因为接在APB1上，DAC的时钟是104.5MHz。
（6）配置生成独立的.c和.h文件

1 h0 n9 i9 M0 Y& P+ l# K# M. f
# @* |7 L& K# g3 r" {! S2 ]/ n- [& j
图23.2.4. 7配置生成独立的文件
2. 生成工程
保存配置，生成工程后，将前面按键输入实验章节使用的BSP文件夹拷贝到工程的Src文件夹下，本节我们要使用LED0、KEY0和KEY1的驱动，所以将LED1和WKUP相关的代码注释掉即可。
) A( J1 k* f( a

. J4 |  }, D' Q  {9 x1 d
8 K1 \- \9 b" E. ]7 Q: G图23.2.4. 8生成工程
) A% b. d' T3 Q( F$ `) x3. 初始化代码分析
ADC的初始化代码我们在前面章节的实验已经介绍过，这里就不再介绍了。DAC的初始化代码在dac.c文件及其头文件中，代码附上了详细的注释，如下：

7 }: g, w4 ?. ?, A" ^

1. /**
   
2. * @brief   DAC外设初始化函数
   8 D; _1 O& z: p; N; a) I1 z$ y
3. * @note    DAC的输入时钟来自APB1, 时钟频率=104.5Mhz=9.5ns
   ( {/ B) i: G/ ]$ v; I4 ?
4.                    DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间:
     `4 z: p( e3 ]: _4 I0 Y. z( ~; z
5.                    tSETTLING = 2us (STM32MP1数据手册有写)
   
6.                    因此DAC输出的最高速度约为:500Khz, 以10个点为一个周期,
   / P4 e! o) Q* i" Y( T2 A1 K
7.                    最大能输出50Khz左右的波形。
   
8. * @param   无
   * n( y$ _6 |  N9 @
9. * @retval  无
   
10. */
    3 t2 S, H' P3 F2 w9 Y
11. #include "dac.h"
    
12. DAC_HandleTypeDef hdac1;                                                         /* DAC句柄 */
    
13. void MX_DAC1_Init(void)
    
14. {
    
15.   DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
    
16.   hdac1.Instance = DAC1;                                                                /* DAC1，只有一个DAC */
    3 p8 ^3 e" o- t
17.   if (HAL_DAC_Init(&hdac1) != HAL_OK)                                 /* DAC初始化 */
    
18.   {
      v& l, S$ W  O: J: q
19.     Error_Handler();
    5 O: i2 Q8 a+ D- r
20.   }
    
21.   /* 关闭高频接口模式 */
    
22.   sConfig.DAC_HighFrequency = DAC_HIGH_FREQUENCY_INTERFACE_MODE_DISABLE;
    ) z0 ~; t) o! n( B5 s
23.   /* 不使能低功耗模式 */
    
24.   sConfig.DAC_SampleAndHold = DAC_SAMPLEANDHOLD_DISABLE;
    
25.   sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE;                        /* 不使用触发源 */
    
26.   /* 输出Buffer使能 */
    
27.   sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE;
    6 A7 M+ \3 o# k& {' G
28.   /* DAC输出不连接到外围设备 */
    
29.   sConfig.DAC_ConnectOnChipPeripheral = DAC_CHIPCONNECT_DISABLE;
    
30.   /* 校准模式为出厂模式 */
    " z$ Z) W( n' M8 p4 A9 z% K3 _: D
31.   sConfig.DAC_UserTrimming = DAC_TRIMMING_FACTORY;
    . |4 P5 R& S; |, ~# y( n
32.   /* DAC通道初始化 */
    & G' m8 u% X% a5 [: y8 _9 L
33.   if (HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac1, &sConfig, DAC_CHANNEL_1) != HAL_OK)
    / |; H4 E# t1 z) k
34.   {
    
35.     Error_Handler();
    
36.   }
    
37. }
    
38. /**
    
39. * @brief   DAC的引脚初始化函数
    / B3 \2 r; U6 ?
40. * @param   dacHandle DAC句柄
    6 v0 k, I& G- t+ z/ j
41. * @retval  无
    
42. */
    % k/ e1 l- M* F0 l5 ~
43. void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle)
    
44. {
    
45.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    # G; {2 Y8 F" N# d3 K
46.   if(dacHandle->Instance==DAC1)
    
47.   {
    
48.     __HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE();                                /* 开启DAC时钟 */
    
49.     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                                /* 开启GPIOA时钟 */
    
50.     /**DAC1 GPIO Configuration
    - j! ~7 O9 G0 B/ w0 t
51.     PA4     ------> DAC1_OUT1
    9 X0 E* ]$ V3 w; E1 v: j
52.     */
    / u5 Z0 h) p* _) m0 q
53.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;                        /* 引脚4 */
    
54.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;        /* 模拟模式 */
    # H3 ]; U) f0 f0 e
55.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);        /* 初始化GPIO引脚 */
    ( E7 a% `, s) K8 d9 k
56.   }
    
57. }
    
58. /**
    ' x" T1 K% q9 y- J/ y4 X& i
59. * @brief   DAC外设取消初始化函数
    3 n9 z  x: K5 Q+ H* |0 ^
60. * @note    如果有必要，可以调用此函数来取消初始化DAC
    
61. * @param   dacHandle DAC句柄
    ) u* ^6 i/ I9 m/ e: j( q+ z% x* X
62. * @retval  无
    - X" u  T' }3 M& x
63. */
    
64. void HAL_DAC_MspDeInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle)
    
65. {
    
66.   if(dacHandle->Instance==DAC1)
    4 b* W& x0 C- q! y* V& y
67.   {
    
68.     __HAL_RCC_DAC12_CLK_DISABLE();                                /* 关闭DAC时钟 */
    ( ]% G6 ~8 x7 J) T: _2 |* U+ w
69.     /**DAC1 GPIO Configuration
    % l- _* N9 b6 D& M% K' V& D9 o
70.     PA4     ------> DAC1_OUT1
    ) W! j' c0 `2 f$ y/ M
71.     */
    
72.     HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_4);                        /* 取消初始化DAC */
    4 g/ K5 d1 A) L- A& N! y( l: T
73.   }
    8 a* ?  c1 |# \; Z" z/ ~. d
74. }

复制代码

4.添加用户代码
& j" f; |( T+ I) w$ D0 D. j0 D2 c（1）修改adc.c文件
' E  n: q# z( \按照前面 单通道ADC采集实验 章节，在adc.c中添加如下代码：

1. /* USER CODE BEGIN 1 */
   5 V  i- F  `; o; O0 o% ^
2. /**
   
3. * @brief       获取ADC1通道ch的转换结果，先取times次,然后取平均
   ; C3 A4 I# q' I1 G3 V- C2 ]
4. * @param       ch      : 通道 ，为0~19
   ! z4 O- w, B% G- Z
5. * @param       times   : 获取次数
   % j' W# b7 G9 |" a
6. * @retval      通道ch的times次转换结果的平均值
   ' p( v# r0 ?7 Y9 f% {1 B
7. */
   
8. uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint8_t times)
   
9. {
   
10.     uint32_t temp_val = 0;
    
11.     uint8_t t;
    
12.     /* ADC校准 */
    $ O" \! C/ o( D- b9 x# Q' ^
13.     HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED);
    
14.     HAL_ADC_Start(&hadc1);                             /* 启动ADC */
    . u* G" f" _( y/ ~
15.     HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10);          /* 轮询转换 */;
    ; w# H1 C  Z* v- M6 |
16.     for (t = 0; t < times; t++)                                                  /* 获取times次数 */
    $ I( }+ P- h0 \2 W+ F  {
17.     {
    
18.         /* 获取转换结果，并将每次转换结果进行相加 */
    0 X9 S( e7 }" V  `9 q
19.         temp_val +=  HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
      Z& H$ j/ m& g4 x6 T, n
20.         HAL_Delay(5);
    ) e; {) x0 [; S$ `4 N( T  v9 m  e
21.     }
    
22.     return temp_val / times;                                                    /* 返回转换后的平均值*/
    
23. }
    
24. /* USER CODE END 1 */

复制代码

adc.h文件添加如下代码：

1. /* USER CODE BEGIN Private defines /
   2 t! W8 V  t# b; S$ x
2. uint32_t adc_get_result_average(uint32_t ch, uint8_t times);
   ' [$ m+ X$ l# y) _2 M0 P" n
3. / USER CODE END Private defines */

复制代码

（2）修改main.c文件
在main.c文件添加如下代码，当KEY0按下时，DAC_DHR12R1寄存器的值为2048，然后ADC1的通道19获取DAC1_OUT1的值，根据此值计算出对应的电压值。

9 N6 ^3 @# }7 i. o5 z

1. 1   #include "main.h"
   * a7 l! x& T& q; a  ~
2. 2   #include "adc.h"
   9 w; q2 ?# N- {7 ^% i% R
3. 3   #include "dac.h"
   % ^" A1 L9 v. h8 N2 d
4. 4   #include "usart.h"
   , v$ D: q6 A: }5 y; O! p4 x) x
5. 5   #include "gpio.h"
   
6. 6  
   / g1 C: l7 T& B9 l: `; A
7. 7   /* USER CODE BEGIN Includes */
   ( U* r- p1 _0 x& H+ t% _3 |
8. 8   #include "./BSP/Include/led.h"
   6 _7 ~) [( C& B' [. W$ O) }
9. 9   #include "./BSP/Include/key.h"
   
10. 10  /* USER CODE END Includes */
    3 Q2 E+ c! w- ]( T& O! p) W
11. 11
    - Q2 t9 b* S; @9 ]1 M- |3 r
12. 12  void SystemClock_Config(void);
    " U' _* ~3 P8 J
13. 13  void PeriphCommonClock_Config(void);
    7 N$ G7 s! ^5 M! J3 `
14. 14
    3 D! c  t6 V& c( M  F% K& `/ V
15. 15  int main(void)
    3 U  ^; A# ~7 h! O; i" J
16. 16  {
    : Z) r3 C, g, ~$ m1 u
17. 17    HAL_Init();                                                                /* 初始化HAL库 */
    
18. 18    if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
    
19. 19    {
    , N1 M; b) u" G( S' C; i3 ?3 b7 x
20. 20      SystemClock_Config();                                /* 配置系统时钟 */
    ( o) x3 A# }. Y  A0 g7 e& u  d
21. 21    }
    
22. 22    if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
    
23. 23    {
    
24. 24      PeriphCommonClock_Config();                        /* 配置外设时钟 */
      J4 i; X5 X/ p4 K4 _2 S5 Q
25. 25    }
    $ n  P* _1 X& X
26. 26    MX_GPIO_Init();                                                        /* 初始化GPIO */
    
27. 27    MX_DAC1_Init();                                                        /* 初始化DAC */
    1 h; y8 g% @) f6 W( V& C
28. 28    MX_UART4_Init();                                                /* 初始化UART4 */
    " }, h( _8 K3 Z. o3 @
29. 29    MX_ADC1_Init();                                                        /* 初始化ADC1 */
    5 l+ A  S2 }2 y. j( i
30. 30    /* USER CODE BEGIN 2 */
    
31. 31      led_init();                                         /* 初始化LED */
    : }, c1 ~3 D% A( \+ L2 _
32. 32      HAL_UART_Receive_IT(&huart4,&RxBuffer,1);/* 以中断方式接收函 */
    
33. 33      uint16_t adcx,dacx;
    0 g  @3 y! A1 V' N9 X
34. 34      float adc_temp, dac_temp;
    
35. 35      uint8_t t = 0;
    7 F! o* w, K6 @5 Z' v2 z
36. 36      uint8_t key;
    # Z) g3 c5 y) ^8 q* S$ j
37. 37      HAL_DAC_Start(&hdac1, DAC_CHANNEL_1);  /* 启动DAC通道1 */
    - Q; q( G* u; l7 {" X7 q5 {9 f0 P  j
38. 38    /* USER CODE END 2 */
    0 v  W3 y5 k  \( o' v6 P4 d
39. 39   
    
40. 40    while (1)
    
41. 41    {
    
42. 42      /* USER CODE BEGIN 3 */
    + X2 t: y( b1 x
43. 43      t++;
    
44. 44      key = key_scan(0);                                          /* 按键扫描 */
    : G7 L& v& L, \) f( x5 G
45. 45      if (key == KEY0_PRES)                                        /* 如果是KEY0按下 */
    % a3 a/ K% _3 I' T  q$ C+ e) J' D
46. 46       {
    
47. 47          /* 设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4095 */
    
48. 48          HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 4095);
    
49. 49       }
    
50. 50      else if (key == KEY1_PRES)                                /* 如果是KEY1按下 */
    0 }0 r; A- J! h! k: G
51. 51       {
    9 R0 s  Z$ D. X- S- n& M
52. 52          /* 设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4000 */
    ( u, X& h  R, K7 r5 X  [, I
53. 53          HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 4000);
    
54. 54       }
    + ~/ U8 V+ Z, c' S. N" m
55. 55       /* KEY0/KEY1按下了,或者指定定时时间到了 */
    
56. 56      if (t == 10 || key == KEY1_PRES || key == KEY0_PRES)
    # ]4 s5 O) S7 M! ?
57. 57       {
    " l1 B0 z# d' o0 }
58. 58          printf("\r\n");
    5 C2 d. `2 f( Z) f2 i% c. l4 \8 V
59. 59          /* 读取前面设置DAC1_OUT1的值 */
    , ]( u, y; g# T; E) P
60. 60          dacx = HAL_DAC_GetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1);
    6 {! J1 [; Z0 `! u$ K) P* [* n
61. 61          dac_temp = (float)dacx * (3.3f / 4096); /* 得到DAC电压值 */
    
62. 62          /* 打印DAC_DHR12R1寄存器的值 */
    
63. 63     printf("DAC Output Value = %d, DAC Output Voltage = %.2f\r\n", dacx, dac_temp);
    
64. 64           /* 得到ADC通道19的转换值 */
    + z: \9 K/ ~4 Q2 m+ R
65. 65          adcx=adc_get_result_average(ADC_CHANNEL_19, 10);
    
66. 66          /* 计算ADC对应的电压值 */
    & Z3 ?! n" O9 Q! E
67. 67          adc_temp = (float)adcx * (3.3 / 65536);            
    
68. 68          /* 打印ADC的转换值以及对应的电压值 */
    1 o) E' G; m6 K2 {$ z
69. 69     printf("ADC Input Value  = %d, ADC Input Voltage  = %.2f\r\n", adcx, adc_temp);
    
70. 70          /* DAC_DHR12R1寄存器清零 */
    
71. 71          HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 0);
    % ?* c8 ~% x- `+ r7 O0 U+ @
72. 72          LED0_TOGGLE();                                                  /* LED0闪烁 */
    
73. 73          t = 0;
    ) _) z' W; \4 [+ R; J
74. 74       }
    8 i4 r' y+ Q- O; c! v# F# X8 N
75. 75          HAL_Delay(1000);                                                /* 延时1s */
    
76. 76    }
      c: X" j! [: |6 L
77. 77    /* USER CODE END 3 */
    
78. 78  }

复制代码

第37行，先启动DAC，DAC启动后才可以进行后续操作。
第44~54行，如果是KEY0按下，则设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4095；如果是KEY1按下，设置DAC通道1为 12位数据右对齐模式，DAC_DHR12R1寄存器的值为4000。这里注意的是，ADC是16位的，而DAC是12位的，DAC_DHR12R1寄存器的值最大只能设置为4095。
! [. |" G' U. j: K  g: |按照上述参数计算，如果是按键KEY0按下，电压值为3.3V（最大值），如果是按键KEY1按下，电压值应为3.3*4000/4095=3.22V。
第56~71行：
: X% L5 d$ e# I3 Y如果是KEY0或者KEY1按下了，或者是10s的时间到了，UART4会打印DAC输出的值和计算出的电压值，以及ADC采集到的转换值以及计算出的电压值。
当没有按键按下时，UART4打印的这些值都应该为0，因为第71行使用HAL_DAC_SetValue函数对DAC_DHR12R1寄存器进行了清零操作。实际的实验中可能会有一些误差，会出现一些非0的情况，不过数值比较小，我们可以认为其值为0。
% o+ a6 b* L: j: v" G) K第72行，LED0闪烁。
第75行，延时1秒，当然也可以将此延迟时间改短一些。
  p# q( A% N2 o
5 `& d- l: d' _" v: J' N% g2 _24.2.5 编译和测试
  ^9 z. k4 q" U- O4 g0 h程序中使用浮点运算，所以要设置工程属性，支持浮点打印。

" E4 U6 W) O. e% }0 L

图23.2.5. 1配置工程支持浮点打印
程序测试结果如下，和上面的计算结果一致：



; ?. o* _7 w! B: k3 w* ~- B5 T图23.2.4. 9测试结果
# t: |; c  X. r$ r' H& A
( |- C! W8 n: n3 u! E24.3 DAC输出三角波实验
) q2 Z/ i* `; n9 q! ~' q本实验我们来学习使用如何让DAC输出三角波，DAC初始化部分还是使用上一章DAC输出实验 章节的，所以操作本实验的前提是先学习DAC输出实验 章节的内容。
4 Y/ b# o) q6 |2 f! I本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 17-2 DAC_Triangle_Wave。
: F' Z; o' ^0 f) r: I. @* A+ S3 y6 F/ S
24.3.1 生成三角波原理
1.使用外部触发方式生成三角波
1 l6 v( ]2 O( p6 W/ g8 n9 p要生成三角波，DAC_CR寄存器的TENx位置1来使能DAC触发，WAVEx[1:0]要设置为1:x（x表示0或1）来使能生成三角波。如下图是生成DAC三角波示意图，DAC_DHRx是三角波的基电压值（最低电压值），该值可以调节。MAMPx[3:0]是DAC_CR寄存器的位，通过设置该位可以控制三角波的振幅。DAC_DHRx+MAMPx[3:0]是DAC输出的三角波的最高电压值（电压幅值）。三角波的数据生成是由一个三角波计数器往复加减生成的，每次触发之后该计数器会加1或减1：
$ z  ?, q, T# I- x7 L每次发生触发事件后，经过三个APB1时钟周期，内部三角波计数器将会递增，在不发生溢出的情况下，该计数器的值将与DAC_DHRx寄存器内容相加，所得总和将传输到DAC_DORx寄存器中，只要该三角波计数器的值小MAMPx[3:0]位定义的最大振幅值，三角波计数器就会一直递增，一旦达到MAMPx[3:0]配置的振幅值，计数器将递减至零，然后再递增，以此类推，这个过程如下图所示：

; F0 R# Y5 J) K5 z4 @  W
' \  B4 z; Y8 Z4 j1 q
& k( i, O. W0 d. I1 d图24.3.1. 1三角波示意图
使用触发方式，我们可以选择定时器作为触发源，使用定时器来触发。可以设置定时器每周期计时结束时DAC_DHRx寄存器的内容加1，当使用12位模式时，DAC_DHRx寄存器的最高赋值为4095，所以在配置定时器的时候注意此范围。
0 |5 k4 L% Y$ }+ x+ b
/ T+ K! f3 Y- Y* E6 A1 N, O

" a5 u2 T5 U% y' A% m% \图24.3.1. 2可选的外部触发源
2. 不使用触发方式
( a% E$ P) \6 h# J$ D当然，我们也可以不使用触发的方式来生成三角波，我们通过每隔一定时间dt往DAC通道12位右对齐数据保持寄存器 (DAC_DHR12R1)中写入一个值，每次写入的值递增incval，总共递增samples/2次，然后再将DAC_DHR12R1的值每隔dt递减incval，总共递减samples/2次，如此反复，DAC_DHR12R1的值传输给DAC_DORx，最后由DAC_OUTx输出转换的电压值，这样就类似一个三角波了。这里，dt我们称为每个采样点的延时时间，samples我们称为采样率，我们用如下一张图来描述：

( l1 C( g+ Z0 S

图24.3.1. 3 三角波示意图
其中波形的振幅对应DAC_DHR12R1的值最大为4095（DAC_DHR12R1是12位的寄存器，最大值为4095），实验中的dt值尽量小，这样得出的波形就越接近三角形，上图中为了讲解，画的dt的间隔比较大。图中显示的是一个三角波的过程，三角的斜边的某个点的值是DAC_OUTx输出的电压值，是由DAC_DHR12R1的值转换得来的，根据勾股定理，三角斜边值大于直角边的值，所以（DAC_DHR12R1+1）>（samples/2），此三角波的周期T=samples*dt，那么此三角波的频率就是1/T。
本实验我们就采用以上第二种方法，实验中，我们通过修改dt的值和samples的值来实现输出两种波形：
0 U, X2 {$ r! l1）设置dt为5us，samples为2000，则输出的三角波频率为100Hz；
2 F5 |) U3 a. w2 B! \2）设置dt为500us，samples为20，则输出的三角波也是100Hz。
$ G7 Y1 V+ G5 Q- H
2 u5 M+ ~( c9 Y# @( M24.3.2 DAC寄存器
; z& v; J! T$ ?; V1.DAC_CR寄存器
本实验用到的DAC_DHRx和DAC_DORx寄存器在上一章节已经介绍了，这里我们介绍DAC_CR寄存器和三角波设置有关的位，如下：
/ a, F' y4 y1 |& [! M) a# A

" F$ ~: Z* r5 ~. Q# W& F
图24.3.2. 1 DAC_CR寄存器
如果使用触发方式，对应位设置如下：
* S5 Q- P) E% N0 g2 z* k, H% w! Q, lTENx位用于使能DAC的通道，将该位置1则使能对应的通道；
WAVEx[1:0]用于使能或者禁止生成波，如果要生成三角波，此位设置为1x；
DAC_CR寄存器的MAMP1[3:0]和MAMP2[3:0]分别对应的是的是通道1和通道2的掩码/振幅选择器配置项，这些位由软件写入，用于在生成噪声波模式下选择掩码，或者在生成三角波模式下选择振幅，MAMP1[3:0]配置如下：
0000：不屏蔽 LFSR 的位 0/三角波振幅等于 1
0001：不屏蔽 LFSR 的位 [1:0]/三角波振幅等于 3
( h$ r, a, R# ?7 u/ ^+ m( h0010：不屏蔽 LFSR 的位 [2:0]/三角波振幅等于 7
0011：不屏蔽 LFSR 的位 [3:0]/三角波振幅等于 15
9 b6 M% d  o  G" x+ W* L0100：不屏蔽 LFSR 的位 [4:0]/三角波振幅等于 31
' f0 F" ], \7 l( ]/ E& ?0101：不屏蔽 LFSR 的位 [5:0]/三角波振幅等于 63
# U3 S6 W3 r5 J8 \0110：不屏蔽 LFSR 的位 [6:0]/三角波振幅等于 127
0111：不屏蔽 LFSR 的位 [7:0]/三角波振幅等于 255
" ]4 G  E: P" _8 h1 q" ?& s1000：不屏蔽 LFSR 的位 [8:0]/三角波振幅等于 511
1 g/ q% k' d1 c. n7 |1001：不屏蔽 LFSR 的位 [9:0]/三角波振幅等于 1023
/ ]0 h$ ^- c/ p: g6 R7 E1010：不屏蔽 LFSR 的位 [10:0]/三角波振幅等于 2047
≥ 1011：不屏蔽 LFSR 的位 [11:0]/三角波振幅等于 4095
WAVE1[1:0]和WAVE2[1:0]用于使能DAC通道1和通道2的噪声/三角波生成，这些位由软件置 1 或清零：
00：禁止生成波
01：使能生成噪声波
1x：使能生成三角波
. [  F5 }" m  ]1 Z4 {2. 其它寄存器
关于本节实验用到的DAC的HAL库驱动，我们前面的实验章节已经介绍过，这里就不再重复介绍了。
' c5 E: M& j( u% }' S9 x24.3.3 DAC的HAL库驱动
本实验中用到的HAL库驱动前面的实验代码都有介绍到，这里就不再赘述。
. p# @) s! u4 h24.3.4 硬件设计
" [+ E4 Z8 j( u" G: {# J/ d1.例程功能
使用DAC输出三角波，通过KEY0/KEY1两个按键，控制DAC1的通道1输出两种三角波，需要通过示波器接PA4进行观察波形。LED0闪烁，提示程序运行。
2 q8 o4 K4 V% A我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1（PA4）引脚，就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4的引脚排针已经引出，硬件连接如下图所示：

# v4 j  C: E. u8 g/ \, j
+ O9 H1 T% Q' C$ ~' n. Q: d
图24.3.4. 1硬件连接示意图
: V3 C: m: E0 T& z2. 硬件资源
1 d$ s5 X1 W; {1）LED灯：LED0
2）按键KEY0和KEY1
) K. T' `' k! \" Z% j- v5 S& ~' d3）DAC的通道1
, g) k! z% {/ d! m0 L$ E- |LED0 DAC_CHANNEL_1 KEY0 KEY1
PI0 PA4 PG3 PH7
! T7 q0 G3 h& F; M! a! }表24.3.4. 1硬件资源
3. 原理图
% D  O, {6 @/ ~8 h3 H( p9 ~9 S' `DAC属于STM32MP157的内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作。
( a5 W( a% p- y2 a3 c/ b

* l) }9 V6 p* G1 v
图24.3.4. 2原理图部分
2 ^- |/ Y9 G9 C1 G% w3 i
+ W% @+ X( `, _$ [- d) U8 J24.3.5 软件设计
1.创建和配置工程
本实验使用到DAC，可以直接在上一章节的实验的基础上操作。为了方便，我们新建了一个工程DAC_Triangle_Wave，DAC工程的配置和上一章节的一样，这里我们没有用到ADC，关于ADC部分我们就不配置了。
4 r/ ^1 s4 r9 \. ]  P图24.3.5. 1DAC配置
关于本节实验用到的LED0、KEY1和KEY0的配置清参考前面相关的实验章节部分。时钟配置使用HSE作为锁相环PLL3的输入时钟源，我们配置APB1为104.5MHz，关于时钟配置也请参考前面实验有关章节部分。
2 J4 [) ^& _8 l  }; q( L9 l# {2. 生成工程
+ e( b1 N$ f4 |生成工程，并将上一章节用到的BSP文件夹拷贝到本工程的Src目录下，因为我们会用到上一章节实验的LED0和KEY0以及KEY1的驱动程序，然后本节实验会用到微秒延时函数（dt采用us来计时），所以将SysTick高精度延时实验的delay.c和delay.h文件拷贝到本工程的BSP文件夹下。
+ V* a# j! @/ _& ]图24.3.5. 2生成工程
3. 添加用户代码
（1）添加三角波生成函数
如下，我们在dac.c文件中添加如下代码：
' y) g, i. o; `3 z* s3 b
1 M& s- b0 _9 h, n% J4 T% ?

1. 1   /* USER CODE BEGIN 1 */
   ( }- M7 S7 \8 Y* c/ T
2. 2   /**
   - ?0 k- i2 F" r$ W& X
3. 3    * @brief   设置DAC_OUT1输出三角波
   
4. 4    * @note    输出频率 ≈1/(dt*samples)，注意单位换算。不过在dt较小
   ! N# O9 y/ G. \. z( X, Z1 i
5. 5    *          的时候,比如小于5us时, 由于delay_us本身就不准了(调用函数,
   
6. 6    *          计算等都需要时间,延时很小的时候,这些时间会影响到延时), 频率会偏小.
   
7. 7    *
   # z4 Z$ H9 ?7 M8 f
8. 8    * @param   maxval : 最大值(0<maxval<4096),(maxval+1)必须大于等于samples/2
   ; b) @7 [$ V- v* l( C: r
9. 9    * @param   dt     : 每个采样点的延时时间(单位: us)
   
10. 10   * @param   samples: 采样点的个数,samples必须小于等于(maxval+1)*2,maxval不能等于0
    
11. 11   * @param   n      : 输出波形个数,0~65535
    # G0 x- O, x# A) E
12. 12   * @retval  无
      a1 \9 V8 W. e: v
13. 13   */
    
14. 14  void dac_triangular_wave(uint16_t maxval, uint16_t dt, uint16_t samples, uint16_t n)
    
15. 15  {
    ; V- p: {6 v2 j
16. 16      uint16_t i, j;
    
17. 17      float incval;                                           /* 递增量 */
    
18. 18      if((maxval+1)<=samples)return ;                 /* 数据不符合范围 */
    
19. 19      incval = (maxval+1)/(samples/2);          /* 计算递增量 */
    + d: M" o, z3 u6 A4 t
20. 20      for(j=0;j<n;j++)
    ) h; ]5 \( j0 s1 j9 Z
21. 21      {
    . b# j+ U0 ^7 q$ O+ O5 x
22. 22          DAC1->DHR12R1 = 0;                                          /* 先输出0 */
    
23. 23          for(i = 0; i < (samples/2); i++)          /* 输出递增 */
    8 C) k1 e5 u$ O5 t
24. 24          {
    ' R& Q8 C. ~( C+ ?" f
25. 25               DAC1->DHR12R1 +=  incval;                /* 递增量incval */
    
26. 26               delay_us(dt);                                        /* 延时dt us */
    
27. 27          }
    * G8 b9 y; \; o9 q  t
28. 28          for(i = 0; i < (samples / 2); i++)          /* 输出递减 */
    4 u! y9 @3 T' X
29. 29          {
    
30. 30               DAC1->DHR12R1 -=  incval;                /* 递减量incval */
    
31. 31               delay_us(dt);                                        /* 延时dt us */
    
32. 32          }
    6 C6 X2 C) J& d  P
33. 33      }
    " l: x/ U* J. ]! e6 E
34. 34  }
    
35. 35                /****** 两种方法，本质一样。上半部分直接操作寄存器，下半部分直接调用HAL库 ******/
    
36. 36  /*
    1 C5 `9 v: ?5 ?& E9 J  I. M
37. 37  void dac_triangular_wave(uint16_t maxval,uint16_t dt, uint16_t samples, uint16_t n)
      c- ?9 F+ C* M
38. 38  {
    ( N- ^% o* U  U' F" T: S
39. 39      uint16_t i, j;
    0 r- _0 s- o4 R
40. 40      float incval;
    3 G7 W! @( `: w! e" I7 P+ t- @
41. 41      float Curval;
    * H# K/ {% Q+ T# K) g
42. 42
    - c* I4 b; j7 Q9 |; K
43. 43      if((maxval + 1) <= samples)return ;
    . u8 X2 L# R# `" {$ S# l
44. 44      incval = (maxval + 1) / (samples / 2);
    
45. 45      for(j = 0; j < n; j++)
    7 ~% A0 Q( ?) B9 m
46. 46      {
    
47. 47     HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
    
48. 48          for(i = 0; i < (samples / 2); i++)
    
49. 49          {
    - @; {) R+ ^( U% @1 S9 {9 }
50. 50              Curval  +=  incval;
    
51. 51              HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
    
52. 52              delay_us(dt);
    
53. 53          }
    : }/ W" p9 d- X7 Y
54. 54      for(i = 0; i < (samples / 2); i++)
    9 s9 l# v5 g; r
55. 55          {
    
56. 56              Curval  -=  incval;
    
57. 57              HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
    
58. 58              delay_us(dt);
    
59. 59          }
    4 V5 R4 E) [: U9 D' Q; v
60. 60      }
    % m! ?" H4 \9 `9 j$ V' N0 K
61. 61  }
    
62. 62  */
    
63. 63  /* USER CODE END 1 */

复制代码

以上代码中，DAC_DHR12R1的值一开始是0（DAC输出的三角波的基准电压为0），然后每隔一段时间通过给DAC_DHR12R1递增incval，当递减samples/2次时，给DAC_DHR12R1递减incval，当递减samples/2次时，DAC_DHR12R1再做递增运算，如此反复，最后就得到一个三角波。
" L8 _9 @& z1 G7 w4 q- ]第14~34行，我们通过直接操作寄存器的方法，将递增的值写入到DHR12R1寄存器中。
第37~61行的方法，我们通过调用HAL库的API函数HAL_DAC_SetValue来设置DHR12R1寄存器的值。两种方法等效。

$ l- q2 G' B. u8 q! h0 U$ A（2）修改main.c文件
main.c文件部分代码如下，其中红色字体之间的代码是我们手动添加的：

1. 1   #include "main.h"
   " {& H0 W2 p, p; Q7 K
2. 2   #include "dac.h"
   
3. 3   #include "gpio.h"
   $ F% z$ c; w3 x+ p% I2 f# b! c2 }
4. 4
     O" k) S, g( [; m$ C; j6 ?
5. 5   /* USER CODE BEGIN Includes */
   
6. 6   #include "./BSP/Include/led.h"
     c$ `$ `1 S% F( h; z! c
7. 7   #include "./BSP/Include/key.h"
   2 K" w" ~! z# e, C/ L
8. 8   #include "./BSP/Include/delay.h"
   ; B" j4 j1 v3 C2 |
9. 9   /* USER CODE END Includes */
   
10. 10
    
11. 11  void SystemClock_Config(void);
    
12. 12  int main(void)
    
13. 13  {
    8 i6 c( z) v" G( f( R% A7 y
14. 14    HAL_Init();                                                        /* 初始化HAL库 */
    
15. 15    if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
    9 r/ y4 V7 V! v, a2 `8 e+ ~% }) S
16. 16    {
    
17. 17      SystemClock_Config();                        /* 配置系统时钟 */
    
18. 18    }
    0 ~+ j' @( r% O. [3 Q
19. 19    MX_GPIO_Init();                                         /* 初始化GPIO */
    
20. 20    MX_DAC1_Init();                                                /* 初始化DAC */
      W9 A( b5 U. Z" N) A
21. 21    /* USER CODE BEGIN 2 */
    # `  S3 @$ B' m! I
22. 22    delay_init(209);                                /* 延时初始化 */
    ( B* u- K0 w3 v
23. 23    led_init();                                   /* 初始化LED0 */
    ' I/ b8 ]2 K6 d. q. x) q" Y
24. 24    HAL_DAC_Start(&hdac1, DAC_CHANNEL_1);  /*启动DAC通道 */
    ) {. v0 G- i7 s1 s+ y2 G
25. 25    uint8_t t = 0;
    / @$ f# B! k  F- G( U  Y; W  L% a
26. 26       uint8_t key;
    7 x8 H) \3 `) k) n* ~+ e
27. 27    /* USER CODE END 2 */
    3 v4 M" V" b/ b. J: d0 K6 `) D
28. 28   
    
29. 29      while (1)
    . e  e/ {) y9 c% |( V9 z1 @
30. 30      {
    9 W: K. l9 d# r2 S' b6 I  |$ @+ q
31. 31      /* USER CODE BEGIN 3 */
    
32. 32          t++;
    
33. 33          key = key_scan(0);                          /* 按键扫描 */
    
34. 34          if (key == KEY0_PRES)               /* 高采样率,约100hz波形 */
    
35. 35          {
    " C- e- K+ H( R+ s4 h# p2 N
36. 36              /* 幅值4095,, 采样点间间隔5us, 2000个采样点,100个波 */
    8 q* k7 O9 ~$ K9 E; v
37. 37              dac_triangular_wave(4095, 5, 2000, 100);
    3 X0 t9 }4 l: A( U
38. 38          }
    ( d1 N; T. A7 r/ Z! ]: R" Y
39. 39          else if (key == KEY1_PRES)  /* 低采样率,约100hz波形 */
    8 e7 t% Z8 B- C
40. 40          {
    + s( x' g( L5 u! u
41. 41              /* 幅值4095,, 采样点间间隔500us, 20个采样点,100个波 */
    ; p8 `3 ~9 E: H2 \6 R
42. 42              dac_triangular_wave(4095, 500, 20, 100);
    
43. 43          }
    
44. 44          if (t == 10 )                               /* 定时时间到了 */
    
45. 45          {
    
46. 46              LED0_TOGGLE();                          /* LED0闪烁 */
    
47. 47              t = 0;
    
48. 48          }
    0 e0 N! v. x* Z2 S% ^" Y
49. 49          // HAL_Delay(10);
    ! e% I% k) \8 y1 a
50. 50          delay_ms(10);                                         /* 延时10ms */
    
51. 51      }
    7 O- z6 }- U( d4 B* [6 d
52. 52    /* USER CODE END 3 */
    ! u* T0 h" c4 B! L6 {& ?8 w+ J
53. 53  }
    

复制代码

8 |8 z6 o! X: S6 p第22行，我们要使用us延时函数，所以要初始化延时函数。
第24行，自动生成的DAC初始化代码并没有开启DAC，这里我们启动DAC通道，启动后DAC通道才可以工作。
第34~43行，如果是KEY0按下，则DAC以5us的采样时间间隔进行采样，采样点个数为2000个。如果是KEY1按下，则DAC以500us时间的间隔进行采样，采样点的个数是20个。两种采样参数配置，最后得出的波形约为100Hz。
4 ?- ?5 ~) `% `3 \! u, e6 G- |
" ?% j+ _- c5 x; k( a- g0 R24.3.6 编译和测试
+ a& n9 r" m8 }: P4 c) c& v+ d编译后进行测试，实验中我们使用示波器测试PA4引脚输出的波形。如下所示，两种波形的频率接近100Hz。
% H3 h5 I( a8 B1 O3 y0 K1）当KEY0按下时：
  I9 s5 r5 L) E
( r) A5 g8 A0 n; c) b
+ @& T& s" U! S5 s0 x  }1 m% a7 ?* x
图24.3.6. 1三角波1
2）当KEY1按下时：
# x" p; _+ e! c7 o, u8 A) O% I


图24.3.6. 2三角2
) a% S9 A: ~# ?7 r. O! y

" _" ^$ z* n5 j6 E$ B
24.4 DAC输出正弦波实验
本实验我们来学习使用如何让DAC的通道输出正弦波，其中DAC使用12位右对齐模式，也就是使用到DAC_DHR12Rx [11:0] 位。实验将用定时器7来触发DAC进行转换输出正弦波，并以DMA传输数据。
本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 17-3 DAC_Sine_Wave。
1 B3 D, ~+ g) P2 R2 q1 y2 [
24.4.1 DAC输出正弦波原理
' a; A, D( _+ K. C% U* G1.y=sinx
通过前面输出三角波实验，本节的正弦波实验更加容易理解。正弦函数为y=sinx，一个周期的波形中，0≤x≤2π，-1≤y≤1。如下是一个周期的正弦波形图，实验中可以将2π分为samples等份，每一份的长度是inc，将每一份对应的y值依次写入DAC_DHR12Rx中，DAC_DHR12Rx的值会写入DAC_DORx里，最后由DAC_OUTx输出转换值，输出的波形也类似与一个正弦波。
/ `5 R$ S1 j* t2 U3 x
) d2 h4 ]$ C5 W; `8 K; p; l8 v/ i
1 i, y% |, |) N; r2 ?
0 p$ i& k6 d, z: {$ [4 B图24.4.1. 1 y=sinx函数
% P6 G. a4 @% `& ~2. y=1+sinx
以上的y值有负数，最小为-1，由于单片机不能直接使用负数来计算，于是我们将上述的公式变换一下：y=1+sinx，如下图所示，这个时候的y值最大为2，最小为0：
* |! m* `6 ], t& ?% G' L  `, H
) |* @7 {% K' f
* s' ^0 \8 Z: _2 L6 ~5 s
& t( A( K: D; K4 {& }! e, j图24.4.1. 2 y=1+sinx函数
: s: p' _' \6 L0 e) ^3 |9 Y3. y=maxval * (1 + sinx)
2 x  W- L6 W/ t& @, o, [; |装入DAC_DHR12Rx的值不可能最大只有2，所以可以将此波形放大一定的倍数，这里要注意了，因为12位的DAC_DHR12Rx最大只能是2^12=4096,而4096/2=2048，所以最大只能放大2048倍，于是可以得到公式：y=maxval * (1 + sinx)，其中maxval是波形放大的倍数（maxval最大2048），波形如下：
. G7 K' H" P, _; w+ u1 K
. B# e" S8 |) U0 P2 s. T图24.4.1. 3 y=maxval * (1 + sinx)函数
分析到这里，0≤x≤2π，放大倍数maxval 最大为2048，装入DAC_DHRx的值0≤y<4096,如果想显示正弦波，那么装入DAC_DHR12Rx的值就按照上述的波形图变化。
实验中，我们通过将2π分成samples等份，每份为inc=2π/samples，x= inc * i，其中0≤i≤samples，这样y=maxval * (1 + sin(inc * i))，此y值就是以上的波形值，将此值写入DAC_DHR12Rx后，经过DAC_OUTx输出的转换值刚好就形成一个正弦波了。从0~2π之间的点是连续变化的，实验中我们不可能把每个点对应的值都写入DAC_DHR12Rx中，我们选择其中的一些点来实验，当取的点数越多时，输出的波形越接近正弦波。

24.4.2 DAC寄存器
本实验用到的寄存器在前面的实验都有介绍，这里就不再赘述。

24.4.3 DAC的HAL库驱动
本实验用到的HAL库API函数前面介绍过一部分，下面我们将介绍本实验用到且没有介绍过的几个API函数。
1.HAL_DAC_Start_DMA函数
# w8 W+ X2 e* `1 p: Q使能DAC并开始通道转换，并使用DMA方式传输函数，其声明如下：
( P4 m7 Y6 @. IHAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t *pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment);
函数描述：
用于启动DAC通道转换，并使用DMA的方式进行传输。
; b6 W5 M/ j) M$ ?函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
  R$ n3 K5 A5 h& n) V; k7 n形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
形参3是使用DAC输出数据缓冲区的指针。
4 Z( |2 _( g) z5 W6 L形参4是DAC输出数据的长度。
- g$ ]; u* `" I" i2 c, i4 L形参5是指定DAC通道的数据对齐方式，有：DAC_ALIGN_8B_R（8位右对齐）、DAC_ALIGN_12B_L（12位左对齐）和DAC_ALIGN_12B_R（12位右对齐）三种方式。
: |! X, s% N3 M( y( D$ i函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
2.HAL_DAC_Stop_DMA函数
停止DAC的DMA方式函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述：
用于停止DAC通道转换和DMA传输。
函数形参：
8 K2 D% _) T* K形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
+ ~( G8 a5 Y( ?/ `. w形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
. \9 p' Q& f8 G" @. t  q! Q# \. q函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
. P( A* D" A5 }$ _+ G# [5 c- j, Q3.HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数
配置主模式下的定时器触发输出选择函数，其声明如下：
$ d" d( k2 x, \4 @; T: N% NHAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(
TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_MasterConfigTypeDef *sMasterConfig);
& o6 M$ d) o) l2 l- p函数描述：
& t- A3 M0 `! @1 G! W& J* J用于配置主模式下的定时器触发输出选择。
函数形参：
. Q+ C1 p; f" f3 f形参1是TIM_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
* w$ g- f  q0 k: q& |! K5 v形参2是TIM_MasterConfigTypeDef结构体类型指针变量，用于配置定时器工作在主/从模式，以及触发输出(TRGO和TRGO2)的选择。
0 ?9 h- T5 g4 [函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
7 x8 c% y5 V8 U% l( H! v
! d, X  |9 ]7 M4 N2 p24.4.4 硬件设计
$ ~4 Y- p+ E% B/ [/ T5 `3 i8 o4.例程功能
使用TIM7触发DAC输出正弦波，通过KEY0/KEY1两个按键，控制DAC1的通道1输出两种正弦波，实验中需要通过示波器接PA4进行观察，实验中通过LED0闪烁来提示程序在正常运行中。实验中，我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1（PA4）引脚，就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4的引脚排针已经引出，硬件连接如下图所示：


7 z) j8 C1 p) A) [, C1 R
图24.4.4. 1硬件连接示意图
本章节实验我们采用硬件触发（TIM7上溢事件）的方式来触发，每当DAC获取一个触发事件，DAC_DORx就会加一个固定的值outdata，此值通过DMA方式来传输。
! u& l# s4 U' U  q8 t, a2. 硬件资源
1 ?$ B1 @8 U9 L, O+ }. M2 \1）LED灯：LED0
( m" C9 B  W3 i3 e2）按键KEY0和KEY1
* m  u  q/ N, L- s, |8 |3）DAC的通道1
4）DMA2（使用到DMA2数据流6DMA2_Stream6）
3 N' ~; }* z0 C# J' q  S5）TIM7
LED0 DAC_CHANNEL_1 KEY0 KEY1
  F- D( T3 H! v5 p+ i0 {PI0 PA4 PG3 PH7
表24.4.4. 1硬件资源
3. 原理图
TIM7、DMA和DAC属于STM32MP157的内部资源，实际上我们只需要软件设置就可以正常工作。


% R: E5 _# H; b- J4 S+ F
图24.4.4. 2原理图部分

+ \4 H; f' |2 v% b! f+ w24.4.5 软件设计
1.新建和配置工程
- z; [  a, V1 h* c. K7 F（1）配置DAC
# U2 D0 B1 R% ~" U& m( |新建工程DAC_Sine_Wave，本实验用到的LED0、KEY0和KEY1可以按照前面的实验来配置。下面我们先配置DAC:
; O" B" t! q$ F: E
: z6 ^% G$ G5 D5 q' F/ M
3 D! m# m' \+ l/ t
图24.4.5. 1配置DAC
  r" J1 e( V# w# `以上配置中，注意Trigger选项我们配置为使用片上定时器的内部信号来触发DAC通道，这里选择定时器7。注意的是，DAC这里没有DMA的配置选项，前面实验章节会有DMA配置项，而且以前的STM32CubeMX软件中，DAC也是有DMA配置选项的，这里没有，不知是不是软件的bug？本篇教程使用的STM32CubeIDE是V1.4.0版本，更新的高版本笔者还未去验证，既然这里没有DMA选项，那么后面我们就手动添加DMA相关部分的代码吧。
（2）配置TIM7
# A+ a9 B' x& [
5 T' |* P6 ?: c# ~1 y4 T
1 A2 }" o" I! P
9 F) i0 A9 P* J) l0 p. d6 F! x# W图24.4.5. 2配置TIM7
2 }  P& [! }. D3 h以上配置中，TIM7的分频值为209-1，向上计数模式，计数周期（TIMx_ARR的值）为1，自动重载使能，触发事件为上溢更新事件。也就是计数器每计数一次就触发DAC通道，那么触发信号的频率怎么计算呢？还记得我们前面学习基本定时器时，基本定时器的溢出时间计算方法：
& s' M1 L% h9 s1 m
这里，为209MHz，=1，=209-1，所以：
=500KHz
5 q* P2 Y8 W. D% j  p! @3 G也就是说，由定时器触发的触发信号频率为500KHz。
（3）时钟配置
关于本节实验用到的LED0、KEY1和KEY0的配置清参考前面相关的实验章节部分。本节使用HSE作为锁相环PLL3的输入时钟源，我们配置APB1为104.5MHz，关于时钟配置也请参考前面实验有关章节部分。
2. 生成工程
配置好工程后，保存修改，生成工程。本实验我们会用到LED0、KEY0和KEY2，所以将上一章节实验的BSP文件夹直接拷贝到本节实验工程的Src目录下，这样我们就可以直接使用里边的驱动程序：
) G6 s2 t# L2 r0 N' D6 A* O  @+ ~
" o% y! l; T* Z8 a% ?: N+ E1 m

4 U- p: c& r9 L7 V5 L0 {图24.4.5. 3生成的工程
' B% R5 |9 T+ t3. 添加用户代码
TIM7和DAC的初始化代码我们前面已经分析过了，这里就不再分析了。
7 U& a$ m7 u# j1 O（1）添加DMA初始化代码
: v3 u% v. h" G, s' ?# x" V由于本实验DAC转换需要DMA，而前面的STM32CubeMX配置中没有DMA配置选项，那么我们就手动添加DMA相关的初始化代码，在dac.c文件中直接添加DMA的初始化代码。
DMA_HandleTypeDef g_dma_dac_handle; /* DMA句柄 */

. }/ L: _) t8 }( V+ `5 O

1. void dma_init(void)
   % B$ h. u9 O) c' L7 `5 R6 h$ I* f4 G
2. {
   ' m; n9 |% @' x7 N$ r
3.     __HAL_RCC_DMAMUX_CLK_ENABLE();
   4 Z" I6 K- s- ^- u: n! \$ c/ h
4.     __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
   
5.     g_dma_dac_handle.Instance = DMA2_Stream6; /* 使用的DAM2 Stream6 */
   
6.     g_dma_dac_handle.Init.Request = DMA_REQUEST_DAC1; /* DAC触发DMA传输 */  
   
7.     /* 存储器到外设模式 */  
   
8.     g_dma_dac_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
   7 `2 i9 ?% m4 }
9.     /* 外设地址禁止自增 */  
   2 v6 C+ J9 I9 W2 c
10.     g_dma_dac_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    
11.     g_dma_dac_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器地址自增 */
    : k2 i: E7 n7 P
12.     /* 外设数据长度:16位 */  
    
13.     g_dma_dac_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
    2 y  O* K/ ~* u% l* ]
14.     /* 存储器数据长度:16位 */
    
15.     g_dma_dac_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
    
16.     g_dma_dac_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;                          /* 循环模式 */
    
17.     g_dma_dac_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; /* 中等优先级 */
    
18.     g_dma_dac_handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; /* 不使用FIFO */               
    
19.     HAL_DMA_Init(&g_dma_dac_handle);                                           /* 初始化DMA */                           
    1 w1 r' {5 }/ ^- X6 N
20.     /* DMA句柄与DAC句柄关联 */
    
21.     __HAL_LINKDMA(&hdac1, DMA_Handle1, g_dma_dac_handle);               
    
22.     /* 抢占优先级为1，子优先级为0 */
    
23.     HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream6_IRQn, 1, 0);
    
24.     HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream6_IRQn);           /* 使能DMA中断通道 */                              
    
25. }
    0 Q5 I8 q8 E. i2 I
26. /**
    + K0 R  f8 |% Z- A4 B5 p  O
27. * @brief       DAC DMA中断服务函数
    
28. * @param       无
    
29. * @retval      无
    9 R; X# q% x) H$ l" ?5 e
30. */
    
31. void DMA2_Stream6_IRQHandler(void)
    9 o8 I  }3 a3 S* r+ }' B
32. {
    ! g3 ~& a$ E" Y* k) n3 S
33.     HAL_DMA_IRQHandler(&g_dma_dac_handle);
    : S5 G5 |5 w4 M* M% z2 `  n5 z: ?
34. }

复制代码

（2）添加产生正弦波序列函数
9 a) S0 E$ h  i+ Z在dac.c文件中添加如下代码，dac_creat_sin_buf函数用于产生正弦波需要的序列，也就是前面我们说的要写入DAC_DHR12R1的值，将这些值存入事先定义好的一个Buffer g_dac_sin_buf[4095]中。前面我们已经分析了产生正弦波的原理，这里的代码也就是按照前面的原理分析来实现的。
' O6 F: M# _1 d- y
, e" [& g6 H) }1 i2 [) j* L/ |9 o" D

1. /**
   5 J7 [8 T0 L! ]
2. * @brief     产生正弦波序列
   6 Z: V6 Y* o0 p5 `1 n, _
3. * @note    需保证: maxval > samples/2
   6 U6 R9 U4 \, K8 `+ n) R1 k. g# e5 ?
4. *
   9 V; ^6 s; S4 C6 s. e
5. * @param     maxval : 最大值(0 < maxval < 2048)
   9 {' M$ c9 H  S4 ^1 d
6. * @param     samples: 采样点的个数
   ) A2 d; n7 d- o8 a1 i) R
7. *
   
8. * @retval    无
   
9. */
   2 f; y2 K/ Y4 }; e% u: n( B
10. void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples)
    
11. {
    
12.     uint8_t i;
    ( B: q( Q- b2 }/ e# ]3 G
13.     /* 计算增量，π约等于3.1415926，这里将2π分为samples等份 */
    
14.     float inc = (2 * 3.1415926) / samples;      
    ! j1 m+ j. _# m) C
15.     float outdata = 0;
    
16. 
    
17.     for (i = 0; i < samples; i++)
    . n7 Z5 c0 [& ]6 s! e$ n
18.     {
    
19.     /* sinx函数上移1个单位，然后放大maxval倍，outdata是写入DAC_DHR12R1的值 */
    
20.         outdata = maxval * (1 + sin(inc * i));
    
21.         /* 12位的DAC，值为0~4095，上限值为4095 */
    8 Y2 ]; C' g- O" ~& n+ w
22.         if (outdata > 4095) outdata = 4095;     
    
23.         g_dac_sin_buf<i> = outdata;/* 将outdata存入定义的一个Buffer中 */
    
24.     }
    
25. }
    
26. </i>

复制代码

在dac.h文件中添加如下代码：
$ J. N# P" V( q# E1
  U% K4 @* D( t/* USER CODE BEGIN Private defines */
void dma_init(void);
void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples);
3 ?$ E: I( h% t# puint16_t g_dac_sin_buf[4096];    /* 发送数据缓冲区 */
/* USER CODE END Private defines */
1
& }9 E$ x. s- \  c2
/ |8 |+ M  R! w3 b% A4 o" ]1 u/ y3
# e* _) e  w( |( ?6 T6 D6 j4
5
) M+ Z/ F9 ^4 o# S* Z& `（3）main.c文件实现代码
main.c文件的代码如下，我们在标红的字体之间手动添加代码
# _& e2 ^: p# `3 X/ F9 ^
; Z1 i8 |" H0 r) P% b1   #include "main.h"
2   #include "dac.h"
& ?3 n$ f  e3 o8 v3   #include "tim.h"
4   #include "gpio.h"
5   /* USER CODE BEGIN Includes */
6   #include "./BSP/Include/led.h"
7   #include "./BSP/Include/key.h"
9 s6 Z' K5 r* K7 t5 n8   /* USER CODE END Includes */
  ~; J# ^- j" s* q+ j/ N$ U9   void SystemClock_Config(void);
10  int main(void)
0 f6 E' I' S1 T6 Z11  {
12    HAL_Init();                               /* HAL库初始化 */
13    if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
  n1 m' y) v- d1 g) e) ]14    {
15      SystemClock_Config();                 /* 系统时钟配置 */
16    }
17    MX_GPIO_Init();                           /* GPIO初始化 */
18    MX_DAC1_Init();                           /* DAC初始化 */
19    MX_TIM7_Init();                           /* 定时器7初始化 */
20    /* USER CODE BEGIN 2 */
21      uint8_t t = 0;
22      uint8_t key;
23      dma_init();                                 /* DMA初始化 */
24      dac_creat_sin_buf(2048, 100);       /* 产生正弦波序列 */
25      /* 启动DAC转换，并使用DMA传输 */
26 HAL_DAC_Start_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)g_dac_sin_buf,\
( {: \  j# F+ @% I                                                                                                        100, DAC_ALIGN_12B_R);
1 v& i4 N/ p6 E( ~* U+ {& n27      HAL_TIM_Base_Start(&htim7);         /* 使能定时器7 */
% z" T9 K  U7 j* o, u! V3 Q3 f28  /* USER CODE END 2 */
' v1 Z, P* w  v% r+ w3 `29    while (1)
30    {
) U5 s6 p! W$ v; u6 r/ ]31      /* USER CODE BEGIN 3 */
32      t++;
33      key = key_scan(0);                      /* 按键扫描 */
34      if (key == KEY0_PRES)                        /* 高采样率，约1Khz波形 */
35      {
36          dac_creat_sin_buf(2048, 100);                            /* 产生正弦波序列 */
37          HAL_DAC_Stop_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1);   /* 先停止之前的传输 */
9 o1 H0 u$ g- g# {38          /* 500Khz触发频率, 100个点, 得到最高5KHz的正弦波. */
39 HAL_DAC_Start_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)g_dac_sin_buf,\
                                                                                                        100, DAC_ALIGN_12B_R);
$ l0 K% _. D0 ^, K40      }
41      else if (key == KEY1_PRES)                 /* 低采样率 , 约1Khz波形 */
42      {
5 Z3 A/ C* x+ r43          dac_creat_sin_buf(2048, 10);                      /* 产生正弦波序列 */
+ T7 g( h3 v+ R. i) ?& d. j6 S44          HAL_DAC_Stop_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1); /* 先停止之前的传输 */
45          /* 500Khz触发频率, 10个点, 可以得到最高50KHz的正弦波. */
46  HAL_DAC_Start_DMA(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t*)g_dac_sin_buf,\
                                                                                                                10, DAC_ALIGN_12B_R);
/ V' H$ w, B$ }, @; O47      }
48      if (t == 10 )                                /* 定时时间到了 */
" n* L# T( `4 @6 i9 V. m) Q49      {
50          LED0_TOGGLE();                          /* LED0闪烁 */
' `, k1 {6 D1 D  B+ L4 @51          t = 0;
52      }
5 e" Y2 o0 r1 `, O9 i- @# P53      HAL_Delay(10);                              /* 延时10毫秒 */
2 L6 b' m/ e  Z0 Z) s" m54    }
55    /* USER CODE END 3 */
56  }

! R8 ~/ f9 g# n/ i1
( c: {& i  ]  C& Z2
7 u" B, y* u) X. h3
4
5
; O' _: q: V9 K6 l% {# u  @6
7
8
  C! C% w5 K& o! V- P4 o! o9
0 S% G- Z' o1 y% ]# E& L7 u10
. M* B) p$ D/ ]' n* M; O11
12
: Q1 l( w& g& [" h13
14
4 ~( ~: b0 r; _* }$ I0 U15
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前面我们分析过，定时器7产生的触发信号频率为500KHz，如果设置采样点的个数，那么得到不同频率的正弦波。
! w' H. n. n' l& d6 p! Q9 f* y第23行，DMA初始化，实验中我们需要用DMA将存在发送数据缓冲区g_dac_sin_buf[4096]里的数据发送到DAC_DHR12R1寄存器中，使用DMA传输数据可以大大提高CPU的利用率。
/ I# {3 `# P' {, F第24行，设置产生正弦波序列，这里取100个采集点，所得波形是500KHz/100=5KHz；
: n& o2 ]$ `& y8 c( g第26行，启动DAC转换和DMA传输。当进入main函数后，会得到一个约5KHz的正弦波；
第27行，启动定时器7；
" {/ |( u! A5 |9 I第34~47行，以上代码中，先设置产生正弦波的序列，然后再调用HAL_DAC_Stop_DMA函数将DAC转换以及DMA传输关闭，避免之前的传输干扰，然后再调用HAL_DAC_Start_DMA函数重新开启DAC转换以及DMA传输。
% \2 P6 O7 k1 I& G第34~40行，若KEY0按下，则取100个采集点，得到的正弦波频率约5KHz；
第41~47行，若KEY1按下，则取10个采集点，得到的正弦波频率约为50KHz。
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/ p& L- c4 z4 @% {1 O9 I3 D8
24.4.6 编译和测试
% F9 G9 I$ ?8 b编译无报错后，进入Debug模式，测试PA4引脚输出的波形。
1）进入Debug模式运行程序后的一个波形如下，此波形频率约为5KHz：

. b6 w4 N( ?5 u3 }  H! U( l( @3 }
图24.4.6. 1进入Debug模式时的第一个波形
' H/ a" A- i# V- |: @2）KEY0按下后的波形得到频率约为5KHz的正弦波形：


图24.4.6. 2 KEY0按下后的波形
: H) c, E# [. j9 V. @3）KEY1按下后得到频率约为50KHz的正弦波形：
% y1 m  V" d9 F8 R& k  T* e) Y; r; N
% U6 R9 d% i: `
# v8 r. t1 q* ?* {9 `4 x2 q图24.4.6. 3 KEY1按下后的波形
经过验证可以发现，取的点数越多，波形就越接近正弦波。
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& w4 x$ ^# o& R8 {6 u; x版权声明：正点原子

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