MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1-DAC实验

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STMCU小助手发布时间：2022-10-7 21:37

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文章简介:	MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1-DAC实验

DAC实验
本章，我们将介绍STM32H750的DAC（Digital -to- analog converters，数模转换器）功能。我们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。

34.1 DAC简介
STM32H750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，每个通道都有单独的转换器。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+（通ADC共用）以获得更精确的转换结果。
STM32H750的DAC模块主要特点有：
① 2个DAC转换器：每个转换器对应1个输出通道
② 8位或者12位单调输出
③ 12位模式下数据左对齐或者右对齐
④ 同步更新功能
⑤ 噪声波形生成
⑥ 三角波形生成
⑦ 双DAC双通道同时或者分别转换
⑧ 每个通道都有DMA功能
DAC通道框图如图34.1.1所示：

图34.1.1 DAC通道框图
图中VDDA和VSSA为DAC模块模拟部分的供电，而VREF+则是DAC模块的参考电压。DAC_OUT1/2就是DAC的两个输出通道了（对应PA4或者PA5引脚）。ADC的这些输入/输出引脚信息如下表所示：

表34.1.1 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：

表34.1.2 DAC内部输入/输出信号
注意：表中的dac_pclk即DAC的时钟源，DA转换和寄存器访问都是靠这个时钟，该时钟来自APB1，通过sys_stm32_clock_init函数配置之后，为120MHz。
从图34.1.1可以看出，DAC输出是受DORx（x=1/2，下同）寄存器直接控制的，但是我们不能直接往DORx寄存器写入数据，而是通过DHRx间接的传给DORx寄存器，从而实现对DAC输出的控制。
前面我们提到，STM32H750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：

图34.1.2 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DHRx[11:4]位）。
②12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：

图34.1.3 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（实际存入DHR1 [11:4]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR8RD[15:8]位（实际存入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）。
③12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）。
DAC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。
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1个APB1时钟周期后自动传至寄存器DAC_DORx。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。我们可以从《STM32H750VBT6.pdf》数据手册查到tSETTLING的典型值为1.7us，最大是2us，所以DAC的转换速度最快是588K左右。
不使用硬件触发（TEN=0），其转换的时间框图如图34.1.4所示：

图34.1.4 TEN=0时DAC模块转换时间框图
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：
DACx输出电压 = VREF *（DORx/4096）
如果使用硬件触发（TEN=1），可通过外部事件（定时计数器、外部中断线）触发DAC转换。由TSELx[3:0]控制位来决定选择16个触发事件中的一个来触发转换。这16个触发事件如下表所示：

表34.1.3 DAC触发选择
原表见《STM32H7xx参考手册_V3（中文版）.pdf》第923页表 208。
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，如果发生外部触发（而不是软件触发），就会产生一个DMA 请求，然后DAC_DHRx寄存器的数据被转移到DAC_NORx寄存器。
34.2 DAC输出实验
本实验我们来学习DAC输出实验。
34.2.1 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。
DACx控制寄存器（DACx_CR）（x=1或2）
DACx控制寄存器描述如图34.2.1.1所示：

图34.2.1.1 DACx_CR寄存器
DACx_CR寄存器的低16位用于控制通道1，高16位用于控制通道2，下面介绍本实验需要设置的一些位：
EN1位用于使能/禁止DAC通道1，本实验用到ADC1通道1，所以该位EN1置1。
TEN1位用于DAC通道1的触发使能，本实验不使用硬件触发，所以该位置0。写入DHR1的值会在1个APB1周期后传送到DOR1，然后输出到PA4口上。
TSEL[3:0]位用于选择DAC通道1的触发方式，本实验使用软件触发，所以该位域置0。具体的设置关系详见表34.1.3 DAC触发选择。
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，本实验不使能，设置该位为0即可。
CEN1位用于控制DAC通道1的输出缓冲校准使能，本实验不使用校准功能（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。
DACx模式控制寄存器（DACx_ MCR）
DACx模式控制寄存器描述如图34.2.1.2所示：

图34.2.1.2 DACx_ 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，本实验使用普通模式，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。
DACx通道1 12位右对齐数据保持寄存器（DACx_ DHR12R1）
DACx通道1 12位右对齐数据保持寄存器描述如图34.2.1.3所示：

图34.2.1.3 DACx_ 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。
34.2.2 硬件设计
1.例程功能
使用KEY1/KEY_UP两个按键，控制STM32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，在LCD模块上面显示ADC采集到的电压值以及DAC的设定输出电压值等信息。也可以通过usmart调用dac_set_voltage函数，来直接设置DAC输出电压。LED0闪烁，提示程序运行。
2.硬件资源
1）RGB灯
RED : LED0 - PB4
2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
3）正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)
4）独立按键：KEY1 - PA15、WK_UP - PA0
5）ADC1 ：通道19 - PA5
6）DAC1 ：通道1 - PA4
3.原理图
我们来看看原理图上ADC1通道19（PA5）和DAC1通道1（PA4）引出来的引脚，如下图所示：

图34.2.2.1 ADC和DAC在开发板上的连接关系原理图
P3是多功能端口，我们只需要通过跳线帽连接P3的ADC和DAC，就可以使得ADC1通道19（PA5）和DAC1通道1（PA4）连接起来。对应的硬件连接如图34.2.2.2所示：

图34.2.2.2 硬件连接示意图

34.2.3 程序设计
34.2.3.1 DAC的HAL库驱动
DAC在HAL库中的驱动代码在stm32h7xx_hal_dac.c和stm32h7xx_hal_dac_ex.c文件（及其头文件）中。
1.HAL_DAC_Init函数
DAC的初始化函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef *hdac);
函数描述：
用于初始化DAC。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
' `8 E) L+ `6 t8 R$ V1 ^6 |1 W
{3 ?6 V2 y) P: d3 G1 h) r A
DAC_TypeDef *Instance; /* DAC寄存器基地址 */7 H M; m. B) x8 f2 o5 Q
__IO HAL_DAC_StateTypeDef State; /* DAC 工作状态 */. n& g9 Y6 t' h$ P$ Q$ t) B; e7 u, S
HAL_LockTypeDef Lock; /* DAC锁定对象 */2 l+ [8 Q" \; ^- ^6 s& x" h( ^9 {8 S
DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle1; /* 通道1的DMA处理句柄指针 *// g4 X* J5 F6 m& s( G( Q; M+ Y; Z
DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle2; /* 通道2的DMA处理句柄指针 */
) s# `1 S: Z3 e, p9 y
__IO uint32_t ErrorCode; /* DAC错误代码 */$ T9 A5 N# W& h1 p/ A0 z# E
} DAC_HandleTypeDef;

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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。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
注意事项：
DAC的MSP初始化函数HAL_DAC_MspInit，该函数声明如下：
void 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：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef *hdac,
DAC_ChannelConfTypeDef *sConfig, uint32_t Channel);
函数描述：
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。
形参2是DAC_ChannelConfTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
1 {( b! Q: m& Z% ^
{
! z4 O' H+ v% X6 Z8 X2 K
uint32_t DAC_SampleAndHold; /* 设置是否使能低功耗模式，即采样和保持模式 */
. @$ ~0 [3 F7 L. ^- C
uint32_t DAC_Trigger; /* DAC触发源的选择 */$ m% s( x b% H" q. o+ U1 R
uint32_t DAC_OutputBuffer; /* 启用或者禁用DAC通道输出缓冲区 */
8 I5 p' v0 ^+ L. Q1 N: |. N
uint32_t DAC_ConnectOnChipPeripheral; /* 指定DAC输出是否连接到片上外设 */( ^+ M; _: S% A. h3 ?- _
uint32_t DAC_UserTrimming; /* 设置DAC的校准方式，采用出厂模式还是用户模式 */
, w) }- }& P8 s2 R
uint32_t DAC_TrimmingValue; /* 设置用户校准模式的偏移值 */: ^ {9 r* G) g( f) e6 z
DAC_SampleAndHoldConfTypeDef DAC_SampleAndHoldConfig; /* 设置采样保持具体参数 */3 |7 P, o) v- q" N2 I3 L/ }
} DAC_ChannelConfTypeDef;

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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：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
3. HAL_DAC_Start函数
使能启动DAC转换通道函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);
函数描述：
使能启动DAC转换通道。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
4. HAL_DAC_SetValue函数
DAC的通道输出值函数，其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t Alignment, uint32_t Data);
函数描述：
配置DAC的通道输出值。
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。
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。
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。
DAC输出配置步骤
1）开启DACx和DAC通道对应的IO时钟，并配置该IO为模拟功能
首先开启DACx的时钟，然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1，对应IO是PA4，它们的时钟开启方法如下：
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE (); / 使能DAC1时钟 /
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); / 开启GPIOA时钟 */
2）初始化DACx
通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，也就是说没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。
注意：该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。
3）配置DAC通道并启动DA转换器
在HAL库中，通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道，根据需求设置触发类型以及输出缓冲。
配置好DAC通道之后，通过HAL_DAC_Start函数启动DA转换器。
4）设置DAC的输出值
通过HAL_DAC_SetValue函数设置DAC的输出值。
34.2.3.2 程序流程图

图34.2.3.2.1 DAC输出实验程序流程图
34.2.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件：dac.c和dac.h。
dac.h文件只有一些声明，下面直接开始介绍dac.c的程序，首先是DAC初始化函数。

/**
/ B: y, q+ U r3 Z
* @brief DAC初始化函数
, Z, Q6 t, ]0 o; Z# `3 |: `
* @note 本函数支持DAC1_OUT1/2通道初始化3 V8 c/ {. \5 J7 e; a! b, M
* DAC的输入时钟来自APB1, 时钟频率=120Mhz=8.3ns4 v `- R f" H# u
* DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间: tSETTLING = 2us (H750数据手册有写)
* M! d) ~1 s2 e$ l# P
* 因此DAC输出的最高速度约为:500Khz, 以10个点为一个周期, 最大能输出50Khz左右的波形- n9 Y5 n& ?7 f. o# D$ \8 O
*
: ^ y5 ?8 z5 F/ S% ?& a5 b6 B% w
* @param outx: 要初始化的通道. 1,通道1; 2,通道21 z9 j1 p: p; V _2 G* j
* @retval 无
: _8 B3 N3 T, ~; e
*/0 @, F% ~$ k7 F2 e
void dac_init(uint8_t outx)5 R# M1 }6 A3 }% ~, v$ }4 k+ }8 f: y& t
{
/ ~6 g. `1 C8 o2 r
DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf; /* DAC通道配置结构体 */
: G: c2 n, P7 E" u) Z
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
' y/ {0 t7 B1 ?3 W$ z/ h
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE();/* 使能DAC12时钟，本芯片只有DAC1 */4 l8 ~4 O: K8 N% V
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/* 使能DAC OUT1/2的IO口时钟(都在PA口,PA4/PA5) */
5 M, W$ T' g [- S) w
# _4 U0 _! e, r; B' u: E
/* STM32单片机, 总是PA4=DAC1_OUT1, PA5=DAC1_OUT2 */
) z- p+ q6 `& q3 g5 x6 o
gpio_init_struct.Pin = (outx==1)? GPIO_PIN_4 : GPIO_PIN_5; & g. P, `7 F& }& S2 H
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; /* 模拟 */
7 H5 r8 t7 o) T0 P* h+ D# O; I: Q
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
' J( ^, g' Z" X2 D* q9 l1 {; t
0 i& ]5 R) ^6 s
g_dac_handle.Instance = DAC1; /* DAC1寄存器基地址 */, U0 K! ]* S# R& d6 { s5 r% V
HAL_DAC_Init(&g_dac_handle); /* 初始化DAC */
/ g7 y1 ^2 R% W9 s! }' t8 ~
( q+ V: k; U" L* e. A/ ]$ h
dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; /* 不使用触发功能 */
( {% m( A- }* d: e7 d0 g
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;/* DAC1输出缓冲关闭 */0 b4 x' b% c1 i2 V4 K) j8 L1 v: e
switch(outx)
( Q @* e1 Q# J5 _
{
, C; T I2 ?# t' k: M) a
case 1 :1 y' C9 ?4 u. y0 r8 L1 F! x
/* DAC通道1配置 */, J& _; J% A9 c2 V
HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);
8 h( A0 D( m0 v4 q0 h0 o9 i
HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1); /* 开启DAC通道2 */9 t0 B" |4 d* @; ^
break;) V) A, l* e- T, p! O* J
case 2 :; r3 b6 P8 f2 [9 @. W' x4 m% G
/* DAC通道1配置 */
: O9 b/ ~' r& c6 k
HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_2);
1 g3 U9 q/ R! r. ^4 I a: R
HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_2); /* 开启DAC通道2 */8 ?" {: x; P8 F& ^& I8 q' K: b' R$ [
break;/ H- }( e$ Y: u# o3 Z8 u. ]
default : break;
4 K& O8 b5 {. h2 I' l
}
! d1 I4 x: p+ r9 h
}

复制代码

该函数主要调用HAL_DAC_Init和HAL_DAC_ConfigChannel函数初始化DAC，并调用HAL_DAC_Start函数使能DAC通道。HAL_DAC_Init函数会调用HAL_DAC_MspInit回调函数，该函数用于存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。本实验为了让dac_init函数支持DAC的OUT1/2两个通道的初始化，就没有用到该函数。
下面是设置DAC通道1/2输出电压函数，其定义如下：

/**$ \ f9 V8 _3 S4 P8 C7 [* c6 C3 a" p
* @brief 设置通道1/2输出电压) i' T/ G. m/ h& Y& g/ Q
* @param outx: 1,通道1; 2,通道2
+ |3 d9 w- Q* Z" i4 U {. l
* @param vol : 0~3300,代表0~3.3V3 q+ _1 Z& v& R0 d9 X. r
* @retval 无% x) t* x6 s$ R, J3 b0 {
*/
* w# y' P5 }% B7 t
void dac_set_voltage(uint8_t outx, uint16_t vol)
! w }6 Q! t" m5 c h( r
{
7 ~; o5 V: R0 z& q- e4 E _* Q
double temp = vol;
5 u) ?& Y8 f/ z) m. g! H* M. Y
temp /= 1000;7 D. ]: s" Z/ {5 W* g% G5 Y* q# W5 m
temp = temp * 4096 / 3.3;
. B$ t( K1 x, y# V' O- |
if (temp >= 4096)temp = 4095; /* 如果值大于等于4096, 则取4095 */
" A1 }% c7 Z* t8 A; X6 F9 V
if (outx == 1) /* 通道1 */
z+ W& b U* T
{7 E( i8 [( l8 ?5 _# q+ _
/* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
e8 z/ p# W) \4 s2 c/ m0 l7 f
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, temp);
7 Y( v1 P. X% ^7 e% x
}: |' q+ w5 H" Z$ f- x
else /* 通道2 */0 f- S2 G0 [# t8 x
{
# D2 D/ }! v/ V' x5 P, L' ^. X. A. ?
/* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
- ^: h) W) a c# @2 V: M" g
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_2, DAC_ALIGN_12B_R, temp); ( n4 F+ ]2 M' {2 @( d
}
/ M) _0 T; M( G( X \3 K2 ]
}

复制代码

该函数实际就是将电压值转换为DAC输入值，形参1用于设置通道，形参2设置要输出的电压值，设置的范围：03300，代表03.3V。
最后在main函数里面编写如下代码：

int main(void)
" A! m2 J! i1 h9 O4 h
{9 E. J0 Y' i3 M
uint16_t adcx;$ O# s$ g3 S& v4 u0 }: W& k# y
float temp;$ `* r5 i, B; W: j) M( k
uint8_t t = 0;' Q5 K( I/ y7 h
uint16_t dacval = 0;
% P' [9 t, v% b: g
uint8_t key;
( O; l8 E% @" t+ A& i
& @* r0 W* r4 g2 w8 a3 n, u0 E
sys_cache_enable(); /* 打开L1-Cache */
1 \! h2 l* y. @; p! g
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
8 N' a' G- C7 |0 h0 x- K! I9 M# Y0 W
sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4); /* 设置时钟, 480Mhz */
' S) l5 n$ F. D, \2 d3 d
delay_init(480); /* 延时初始化 */
& ?1 i2 a) L% }9 k7 C
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
* [; e, d- R2 H
usmart_dev.init(240); /* 初始化USMART */2 o. a6 t- a L) C
mpu_memory_protection(); /* 保护相关存储区域 */+ c3 x# O5 l) M
led_init(); /* 初始化LED */ C1 d0 y4 [. a: [" C) t: H/ v' @( V& N
lcd_init(); /* 初始化LCD */
+ x2 [5 z/ [9 s2 W, p- n* y
key_init(); /* 初始化按键 */: T/ j1 y `$ L6 v' y- Y
adc_init(); /* 初始化ADC */5 R, [- ?$ D' _
dac_init(1); /* 初始化DAC1_OUT1通道 */- t) y* H8 U7 J. K9 V: n7 \
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);( N1 V( j" Z Q+ G; a1 y2 d
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC TEST", RED);- F# `. T' ^: h2 r
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
% |1 j1 x& L& K+ L1 \
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "WK_UP:+ KEY1:-", RED);1 r& b/ [; b# M* J$ f2 @- N2 W5 d
+ f" k0 f) L2 {$ T5 N/ Z
lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC VAL:", BLUE);$ \' } O. h9 C) X. P% k* H
lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "DAC VOL:0.000V", BLUE);& h: W" V5 v5 Q1 U1 ~. m
lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "ADC VOL:0.000V", BLUE);
( @! O2 B% Y; T
/* 初始值为0 */
5 x6 c, L7 G2 I4 e
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 0);
* d: m% ]6 ?, D# }8 R
while (1)4 p; z& M1 T* K) x3 o* u9 b
{
2 }3 `8 a1 j8 ~3 ]( d7 T3 B
t++;7 | g7 \/ y& e6 \
key = key_scan(0); /* 按键扫描 */4 y0 S+ R7 ~3 E6 _- W& F
if (key == WKUP_PRES)
/ u4 C0 t9 }3 G; V
{
5 o3 l/ G7 u8 H9 _7 h( i
if (dacval < 4000)dacval += 200;
5 ^7 Y4 O& E$ n9 j. l# `
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, $ g0 T5 `1 l0 r* O: w6 B: s: u6 J
dacval);/* 输出增大200 */* b5 p( C$ L9 ^# j
}# F4 \# g0 J8 n1 R7 T, z
else if (key == KEY1_PRES)
4 q, D Z# |* S$ _7 I Z
{
5 g& [( J0 k! N6 E8 Z
if (dacval > 200)dacval -= 200; [: J! z5 ^2 i8 g
else dacval = 0;# i' N5 E) E$ S' B- ^3 Q% [/ r3 H
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 2 k$ f {) F" j0 m9 v
dacval);/* 输出减少200 */) l4 V, p7 C5 o/ L! J1 _3 O% ~& B
} q5 s9 e9 d% w) @7 {' K
/* WKUP/KEY1按下了,或者定时时间到了 */
( O4 V% i- R; K& K4 r$ d$ U
if (t == 10 || key == KEY1_PRES || key == WKUP_PRES)
/ \: I- ?, `- n$ f
{
8 C! `7 t O8 k) m. _
/* 读取前面设置DAC1_OUT1的值 */
1 [- T3 X7 S% ^% a
adcx = HAL_DAC_GetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1);
5 I% o, a4 B4 a7 Z1 _% i! M
lcd_show_xnum(94, 150, adcx, 4, 16, 0, BLUE); /* 显示DAC寄存器值 */
/ w' J7 A/ q4 b1 z. o# K) ]
temp = (float)adcx * (3.3 / 4096); /* 得到DAC电压值 */
3 w5 r+ o& r* ?0 L+ w
adcx = temp;
4 h5 N" D0 j9 [# N, y& e* h
lcd_show_xnum(94, 170, temp, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值整数部分 */9 g$ W/ [0 M$ |0 o* w# w, D
temp -= adcx;6 \$ m' \' O' \- W) e. A
temp *= 1000;$ I5 r. D# b3 ]. ^
lcd_show_xnum(110, 170, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/*显示电压值的小数部分*/% c. o- w8 s; s- a4 O& F
/* 得到ADC通道19的转换结果 */
6 E3 _) a) h4 o
adcx=adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 10); 8 c$ z4 |3 g$ s ^- i
temp = (float)adcx * (3.3 / 65536); /* 得到ADC电压值(adc是16bit的) */
) H% f- t9 x( c2 }) p
adcx = temp;
8 b1 {5 Z0 V* j3 b
lcd_show_xnum(94, 190, temp, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值整数部分 */6 h5 g% s+ V) E9 p
temp -= adcx;
% ] a5 Q. w$ P1 e3 s; Q
temp *= 1000;
# x: ?3 O2 }4 w9 {0 ^( ?. l
lcd_show_xnum(110, 190, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/*显示电压值的小数部分*// M: x4 g. o$ ` \3 q7 J6 Q4 @$ t
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */: A1 _ X4 P7 D+ |" S$ h. y) P8 }
t = 0;
) U0 d- O% N# n! i( m6 I
}5 _3 E! Q/ u) I$ W. l( @7 W
delay_ms(10);
7 R8 m a2 v" [) Q* W, y3 Q
}
$ D( L Y% o- c! D; B) g
}

复制代码

此部分代码，我们通过KEY_UP（WKUP按键）和KEY1（也就是上下键）来实现对DAC输出的幅值控制。按下KEY_UP增加，按KEY1减小。同时在LCD上面显示DHR12R1寄存器的值、DAC设置输出电压以及ADC采集到的DAC输出电压。

34.2.4 下载验证
下载代码后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示如下图所示：

图34.2.4.1 DAC输出实验测试图
验证试验前记得先通过跳线帽连接P3的ADC和DAC，然后我们可以通过按WK_UP按键，增加DAC输出的电压，这时ADC采集到的电压也会增大，通过按KEY1减小DAC输出的电压，这时ADC采集到的电压也会减小。
除此之外，我们还可以通过usmart调用dac_set_voltage函数，来直接设置DAC输出电压。

34.3 DAC输出三角波实验
本实验我们来学习使用如何让DAC输出三角波，DAC初始化部分还是用DAC输出实验的，所以做本实验的前提是先学习DAC输出实验。
34.3.1 DAC寄存器
本实验用到的寄存器在DAC输出实验都有介绍。
34.3.2 硬件设计
1.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。也可以通过usmart调用dac_triangular_wave函数，来控制输出哪种三角波。LED0闪烁，提示程序运行。
2.硬件资源
1）RGB灯
RED : LED0 - PB4
2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
3）正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)
4）独立按键：KEY0 - PA1、KEY1 - PA15
5）DAC1 ：通道1 - PA4
3.原理图
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在P3多功能端口的DAC标志排针已经引出，硬件连接如图34.3.2.1所示：
在这里插入图片描述

图34.3.2.1 硬件连接示意图
34.3.3 程序设计
本实验用到的DAC的HAL库API函数前面都介绍过，具体调用情况请看程序解析部分。下面介绍DAC输出三角波的配置步骤。
DAC输出三角波配置步骤
1）开启DACx和DAC通道对应的IO时钟，并配置该IO为模拟功能
首先开启DACx的时钟，然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1，对应IO是PA4，它们的时钟开启方法如下：
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE (); /* 使能DAC1时钟 /
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); / 开启GPIOA时钟 */
2）初始化DACx
通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，也就是说没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。
注意：该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。
3）配置DAC通道并启动DA转换器
在HAL库中，通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道，根据需求设置触发类型以及输出缓冲。
配置好DAC通道之后，通过HAL_DAC_Start函数启动DA转换器。
4）设置DAC的输出值
通过HAL_DAC_SetValue函数设置DAC的输出值。这里我们根据三角波的特性，创建了dac_triangular_wave函数用于控制输出三角波。
34.3.3.1 程序流程图

图34.3.3.1.1 DAC输出三角波实验程序流程图
34.3.3.2 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件：dac.c和dac.h。
dac.h文件只有一些声明，下面直接开始介绍dac.c的程序，本实验的DAC初始化我们还是用到dac_init函数，就添加了一个设置DAC_OUT1输出三角波函数，其定义如下：

/*** W0 d3 c' o2 v, u' E- I
* @brief 设置DAC_OUT1输出三角波! e( L+ R: U; g
* @note 输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) Khz, 不过在dt较小的时候,比如. s7 a! R5 @- E
小于5us时, 由于delay_us本身就不准了(调用函数,计算等都需要时间,延时
+ r- {' f- v- [# l
很小的时候,这些时间会影响到延时), 频率会偏小.
. g: O5 U2 B8 V; \
* + D- x7 d+ f$ R$ U' k7 ?
* @param maxval : 最大值(0 < maxval < 4096), (maxval + 1)必须大于等于samples/2
; l0 n6 E* T" T
* @param dt : 每个采样点的延时时间(单位: us), i" i0 b( F" C9 v* x9 ~, \( n8 X
* @param samples: 采样点的个数, samples必须小于等于(maxval + 1) * 2 , , t$ n+ ?3 \" i* A
且maxval不能等于0; K5 H: j$ U3 s+ ~9 d% r
* @param n : 输出波形个数,0~65535
# T* h3 L/ Q2 P1 {! s6 V/ \: D
*' X# m8 [9 \* u' g3 n# V$ Q
* @retval 无
9 J9 e# T6 F+ |* l
*/0 M( n# R' F4 a7 g1 \
void dac_triangular_wave(uint16_t maxval,
; t. S$ J1 v' |5 b; Y
uint16_t dt, uint16_t samples, uint16_t n)
9 T+ L5 Q1 U' E- S2 z
{
. j% ~1 L& O& o1 p8 a
uint16_t i, j;
2 ]4 ^. p0 N2 i4 Z' n$ k! Q# S
float incval; /* 递增量 */ C" y8 Q9 ?% C2 n0 H) M6 Q* Q2 \
float Curval; /* 当前值 */0 u% _9 A0 @+ S/ K6 G
# [5 ?, r1 p4 ]& q7 d
if((maxval + 1) <= samples)return ; /* 数据不合法 */% _% ~) Z4 _- g5 C2 a
incval = (maxval + 1) / (samples / 2); /* 计算递增量 */
% e! m: w! A* a9 G
for(j = 0; j < n; j++)* M6 z+ t5 R2 d0 U1 z* a
{ + Z( z1 c8 K9 K, \& m' Z& T, D
/* 先输出0 */! a8 c2 f# V- O) j; K9 T; D
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
; U( L, p; x4 ]1 b
for(i = 0; i < (samples / 2); i++) /* 输出上升沿 */
' J- h% `! g G0 t
{ @$ S8 n4 A1 }( F! j8 S; @1 @. C
Curval += incval; /* 新的输出值 */
2 H- t2 q% j/ V
/* 用寄存器操作波形会更稳定 */1 |4 j& C6 G K
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
/ X: e4 p) k+ B, T3 A% p
delay_us(dt);/ ]3 F( A2 Q5 X4 F9 X3 P# `8 j
}
$ Z/ W: q2 ^9 H2 L; ?) _ ~% a% e( P
for(i = 0; i < (samples / 2); i++) /* 输出下降沿 */: V% t" r7 r) U
{6 Y" F8 E6 {7 T+ d; L
Curval -= incval; /* 新的输出值 */3 R8 g* r# X) S; H2 Y% O
/* 用寄存器操作波形会更稳定 */9 q0 Q7 L k; r6 H* t. d
HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,Curval);
' ` n) h- G7 x- ?0 I8 @+ g( h+ |& o
delay_us(dt);
& a, I" X; }# K6 Y! N
}
0 `# ^! R3 t3 @6 a E
} O- l: O3 O7 B+ n T8 T/ k
}

复制代码

该函数用于设置DAC通道1输出三角波，输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) Khz，形参意义在源码已经有详细注释。该函数中，我们使用HAL_DAC_SetValue函数来设置DAC的输出值，这样得到的三角波在示波器上可以看到。如果有跳动现象（不平稳），是正常的，因为调用函数，计算等都需要时间，这样就会导致输出的波形是不太稳定的。越高性能的MCU，得到的波形会越稳定。而且用HAL库函数操作效率没有直接操作寄存器高，所以可以像寄存器版本实验一样，直接操作DHR12R1寄存器，得到的波形会相对稳定些。
由于使用HAL库的函数，CPU花费的时间会更长（因为指令变多了），在时间精度要求比较高的应用，就不适合用HAL库函数来操作了，这一点希望大家明白。所以学STM32不是说只要会HAL库就可以了，对寄存器也是需要有一定的理解，最好是熟悉。这里用HAL库操作只是为了演示怎么使用HAL库的相关函数。
最后在main.c里面编写如下代码：

int main(void)
% b" [" }% T2 a3 i B& q
{
$ {' c) t- i. @0 T9 ^
uint8_t t = 0;
4 o! S2 M' x k0 ? k# U
uint8_t key;
8 F5 P* Q& v: \+ Z2 V1 `2 G- j q
sys_cache_enable(); /* 打开L1-Cache */
1 c% ^/ `# L7 T$ y+ U, g2 A+ [
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */: w, ~+ L9 H% l: M6 a3 d
sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4); /* 设置时钟, 480Mhz */* P/ p+ W5 ?: ~( F" p8 d" y
delay_init(480); /* 延时初始化 */
# h) M; I' l$ E7 b% \/ Q
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */( t$ ]# X0 T8 M' X
usmart_dev.init(240); /* 初始化USMART */
$ [4 L( |( B! x9 B+ g! N" s
mpu_memory_protection(); /* 保护相关存储区域 */
0 a8 f% ^) M! _/ j% h
led_init(); /* 初始化LED */
9 m/ w' o' x; U+ x& O5 n) e
lcd_init(); /* 初始化LCD *// J# l- I6 Y4 w2 D
key_init(); /* 初始化按键 */
" x5 r! a+ \6 f: H: Y5 ~( a; q
dac_init(1); /* 初始化DAC1_OUT1通道 */6 t! l6 L& L6 U" {+ @
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
, Y/ s- Y* o0 `) B% h# e3 j
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC Triangular WAVE TEST", RED);
8 }$ b( K/ C* r" N* Y9 T
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
+ e0 M/ J3 b% ?, K) d' f* e
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Wave1 KEY1:Wave2", RED);! M8 w3 T9 i* f# [
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None", BLUE); /* 提示无输出 */
7 A5 z1 Z3 ]& ^- h0 Y2 x6 k3 N
while (1)
5 y9 C4 h6 ?$ Q- r5 j1 p: P
{6 _/ G3 c; K( P! X9 X
t++;
% u* |1 G& l0 w) q. g) M" p
key = key_scan(0); /* 按键扫描 */; J1 A8 C* U" n% A" G
if (key == KEY0_PRES) /* 高采样率 , 约0.1Khz波形 */
) Z- I$ m7 c- }+ f
{
. \$ C1 x: O+ C0 m3 Y; A
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave1 ", BLUE);
+ V h Z. C/ p
/* 幅值4095, 采样点间隔5us, 2000个采样点, 100个波形 */' B1 {, o% [! `9 \' j& n
dac_triangular_wave(4095, 5, 2000, 100);
- O# O. w8 V6 o8 W4 h
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None ", BLUE); ! t/ b' a& l! j% P9 i
}
1 ~' g/ E) k% ], n! `
else if (key == KEY1_PRES) /* 低采样率 , 约0.1Khz波形 */# X4 _" t3 e6 O; P' [: p
{% {1 i0 @6 d& a/ q8 k: {
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave2 ", BLUE);
4 S; K3 F# ]) `7 V( y: N4 d
/* 幅值4095, 采样点间隔500us, 20个采样点, 100个波形 */
2 m4 X& H* `$ ?' r/ [
dac_triangular_wave(4095, 500, 20, 100);
7 f- N& T$ i" L8 E5 g
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None ", BLUE);
1 | `- u* g! e! s n% N+ C
}- ~8 S6 M2 o, O3 ~& F8 j7 t! _- j
if (t == 10 ) /* 定时时间到了 */
, B5 d P) B+ J# v0 ~9 x
{
- |! T$ X3 H$ K8 r! o
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */( j& e" S) X# j O3 c) i# A
t = 0;3 z! i! b; ]1 O
}3 _- y5 s/ R, y7 o8 }4 v
delay_ms(10);5 ^4 R/ b. O# [+ z) ^* V2 d
}
# I1 x: |1 _' \8 K8 N2 e, t+ w
}

复制代码

该部分代码功能是，按下KEY0后，DAC输出三角波1，按下KEY1后，DAC输出三角波2，将dac_triangular_wave的形参代入公式：输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) KHz，得到三角波1和三角波2的频率都是0.1KHz。
34.3.4 下载验证
下载代码后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示如图34.3.4.1所示：

图34.3.4.1 DAC输出三角波实验测试图
没有按下任何按键之前，LCD屏显示DAC None，当按下KEY0后，DAC输出三角波1，LCD屏显示DAC Wave1 ，三角波1输出完成后LCD屏继续显示DAC None，当按下KEY1后，DAC输出三角波2，LCD屏显示DAC Wave2，三角波2输出完成后LCD屏继续显示DAC None。
其中三角波1和三角波2在示波器的显示情况如下图所示：

图34.3.4.2 DAC输出的三角波1

图34.3.4.3 DAC输出的三角波2
由上面两副测试图可以知道，三角波1的频率是91.2Hz，三角波2的频率是99.9Hz，基本都接近我们算出来的结果0.1KHz。三角波1频率的误差较大，在介绍dac_triangular_wave函数时也说了原因，加上三角波1的采样率比较高，所以误差就会比较大。

34.4 DAC输出正弦波实验
本实验我们来学习使用如何让DAC输出正弦波。实验将用定时器7来触发DAC进行转换输出正弦波，以DMA传输数据的方式。
34.4.1 DAC寄存器
本实验用到的寄存器在前面的实验都有介绍。
34.4.2 硬件设计
1.例程功能
使用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，需要通过示波器接PA4进行观察。TFTLCD显示DAC转换值、电压值和ADC的电压值。LED0闪烁，提示程序运行。
2.硬件资源
1）RGB灯
RED ： LED0 - PB4
2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
3）正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)
4）独立按键：KEY0 - PA1、KEY1 - PA15
5）ADC1 ：通道19 - PA5
6）DAC1 ：通道1 - PA4
7）DMA(DMA2 数据流6 DMA请求源67)
8）定时器7
3.原理图
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在P3多功能端口的DAC标志排针已经引出，硬件连接如图34.4.2.1所示：

图34.4.2.1 硬件连接示意图
34.4.3 程序设计
34.4.3.1 DAC的HAL库驱动
本实验用到的HAL库API函数前面大都介绍过，下面将介绍本实验用到且没有介绍过的。

HAL_DAC_Start_DMA函数
启动DAC使用DMA方式传输函数，其声明如下：
HAL_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使用DMA的方式。
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。
形参4是DAC输出数据的长度。
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。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
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的DMA方式。
函数形参：
形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
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：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(
TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig);
函数描述：
用于配置主模式下的定时器触发输出选择。
函数形参：
形参1是TIM_HandleTypeDef结构体类型指针变量。
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。
函数返回值：
HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
DAC输出正弦波配置步骤
1）开启DACx和DAC通道对应的IO时钟，并配置该IO为模拟功能
首先开启DACx的时钟，然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1，对应IO是PA4，它们的时钟开启方法如下：
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE (); / 使能DAC1时钟 /
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); / 开启GPIOA时钟 */
2）初始化DACx
通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，也就是说没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。
注意：该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。
3）配置DAC通道
在HAL库中，通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道，根据需求设置触发类型以及输出缓冲等。
4）配置DMA并关联DAC
通过HAL_DMA_Init函数初始化DMA，包括配置通道，外设地址，存储器地址，传输数据量等。
HAL库为了处理各类外设的DMA请求，在调用相关函数之前，需要调用一个宏定义标识符，来连接DMA和外设句柄。这个宏定义为__HAL_LINKDMA。
5）配置定时器控制触发DAC
通过HAL_TIM_Base_Init函数设置定时器溢出频率。
通过HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数配置定时器溢出事件用于触发。
通过HAL_TIM_Base_Start函数启动计数。
6）启动DAC转换并以DMA方式传输数据
通过HAL_DAC_Stop_DMA函数先停止之前的DMA传输以及DAC输出。
再通过HAL_DAC_Start_DMA函数启动DMA传输以及DAC输出。
34.4.3.2 程序流程图

图34.4.3.2.1 DAC输出正弦波实验程序流程图
34.4.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件：dac.c和dac.h。
dac.h文件只有一些声明，下面直接开始介绍dac.c的程序，本实验的DAC以及DMA的初始化，我们用到dac_dma_wave_init函数，其定义如下：

/**
; W7 k6 m2 G$ c* w, `
* @brief DAC DMA输出正弦波初始化函数9 O* S5 c5 w8 F0 a# E
* @note DAC的输入时钟来自APB1, 时钟频率=120Mhz=8.3ns" A* i) D! x- l9 E# O; x
* DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间: tSETTLING = 2us (H750数据手册有写): ]; _* ~! ^8 T( C- V8 v$ W
* 因此DAC输出的最高速度约为:500Khz,以10个点为一个周期, 最大能输出50Khz左右的波形* K" @- h" W; {! T- F0 S# q
*# X6 g2 ~6 m) E7 j4 Z; R. w
* @retval 无+ M- S. M* x1 u$ }8 v2 a2 ? L/ Y
*/
: {8 n0 G' R8 M8 z
void dac_dma_wave_init(void)
+ I' V- y+ r8 D$ J
{
* R( i& A7 Q! `, ]; F! P+ l
DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf={0};
' D6 f- d0 z$ ~0 \% T
; q- D: r# @& Z7 S$ t
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;- O+ s+ z. L( o' B
' ~- G- ~5 D$ q6 _
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); /* DAC通道引脚端口时钟使能 */( r8 P( f8 M9 w; O* F) c' ]
__HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE(); /* DAC外设时钟使能 */- d$ n# m8 `8 g+ C+ p
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE(); /* DMA时钟使能 */
) G& i3 D, g& s' e$ y6 ?2 S
/ q3 G# O0 u) P3 o
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4; /* PA4 */
9 ?# P! V6 D$ m' [& N2 C
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; /* 模拟 */7 G& f% X" \! M4 ~3 Q u& @
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct); /* 初始化DAC引脚 */- J! I( U7 H( i' G$ x$ I
$ f6 ?9 b0 A/ ~( h8 ?! A! h
g_dma_dac_handle.Instance = DMA2_Stream6; /* 使用的DAM2 Stream6 */9 D& n0 t5 E# }* V4 l) |* T
g_dma_dac_handle.Init.Request = DMA_REQUEST_DAC1_CH1; /* DAC触发DMA传输 */& V* g! X* i1 {' b6 h
/* 存储器到外设模式 */4 y V# D$ D0 n. }) L* ~' A4 t- Q. P
g_dma_dac_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
, S+ @/ [& F5 T7 z' \% t. o" V. v7 i
g_dma_dac_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外设地址禁止自增 */( e* ?' t) V5 t# t0 k$ d) y5 V
g_dma_dac_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器地址自增 */
3 u y& J8 z" `* \. U: R3 h: W2 I
/* 外设数据长度:16位 */
5 B& U/ V0 f+ S; m
g_dma_dac_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
8 I$ W1 g% \, G6 |# W2 \
/* 存储器数据长度:16位 */
* k* G+ `: P% y/ ^+ U
g_dma_dac_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; - g2 a$ |1 I: _! B
g_dma_dac_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 循环模式 */
* C: s- @4 L( Z8 ]
g_dma_dac_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; /* 中等优先级 */2 [2 J# X) B# L# K! Y! x
g_dma_dac_handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; /* 不使用FIFO */
/ j5 u: U3 l8 U( p7 ?
HAL_DMA_Init(&g_dma_dac_handle); /* 初始化DMA */
- O! o- ?4 K6 j v% |: o' V# r
7 e9 a! j& Q5 \* n- c
/* DMA句柄与DAC句柄关联 */
' ]$ e4 X+ F' d; z3 ?3 L% P% l+ K
__HAL_LINKDMA(&g_dac_dma_handle, DMA_Handle1, g_dma_dac_handle); : `; G# m: T. f' u% H
6 W+ A+ B9 L3 S. q6 j4 i- ]! K
g_dac_dma_handle.Instance = DAC1; /* 选择哪个DAC */" H6 X: _( Y% I. {# N5 H: R9 M$ d
HAL_DAC_Init(&g_dac_dma_handle); /* DAC初始化 *// h8 s0 i5 E- I8 ~3 K
' L( `& g$ y. R V0 u" u: R. A
/* 关闭采样保持模式，这个模式主要用于低功耗 */
, y5 e2 E" i y
dac_ch_conf.DAC_SampleAndHold = DAC_SAMPLEANDHOLD_DISABLE; ! E2 t) ~- r' U$ ?* d
dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_T7_TRGO; /* 采用定时器7触发 */9 m$ V/ M j5 I( S" r
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE;/* 使能输出缓冲 */7 d3 G1 c4 @$ _) h, O& d8 D! B
/* 不将DAC连接到片上外设 */
$ S, x w4 b, r7 B- }7 c& v3 e
dac_ch_conf.DAC_ConnectOnChipPeripheral = DAC_CHIPCONNECT_DISABLE;
" S3 m/ u" n/ L& ?
dac_ch_conf.DAC_UserTrimming = DAC_TRIMMING_FACTORY; /* 使用出厂校准 */; s) [1 Z& X6 Z' V* v& W9 u' U
/* DAC通道输出配置 */
- X* Y/ C c1 _
HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_dma_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);
0 r6 j" Y4 k" |! C+ F4 p7 {
}

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该函数用于初始化DAC用DMA的方式输出正弦波。本函数用到的API函数起前面都介绍过，请结合前面介绍过的相关内容来理解源码。这里值得注意的是我们是采用定时器7触发DAC进行转换输出的。
下面介绍DAC DMA使能波形输出函数，其定义如下：

/**% p! t* v/ C* r
* @brief DAC DMA使能波形输出
: c- n; C; h( V& U8 u. s
* @note TIM7的输入时钟频率(f)来自APB1, f = 120M * 2 = 240Mhz.
2 z; ?! i0 u% L
* DAC触发频率 ftrgo = f / ((psc + 1) * (arr + 1))7 o3 a6 K" ?( T' c7 _# ]) }
* 波形频率 = ftrgo / ndtr; , P! D9 _0 p$ |5 ]
* @param ndtr : DMA通道单次传输数据量
2 V' W1 ]: o! D
* @param arr : TIM7的自动重装载值
% W% P# N7 g' E; X
* @param psc : TIM7的分频系数$ n' h3 c* H( l- n% Q, n
* @retval 无
" y1 ^6 t; v4 F5 B( P8 }/ N
*/. h2 h: N: D. D( F
void dac_dma_wave_enable(uint16_t ndtr, uint16_t arr, uint16_t psc) U& U, C; F: m' T$ {
{ R+ r+ R/ g; I% @( N; ]
TIM_HandleTypeDef tim7_handle={0};: g3 N0 i8 C' \% i1 p+ c
TIM_MasterConfigTypeDef master_config={0};: u% E! E' y* L t0 q" H* c
@7 }9 t6 z' `4 G2 q
__HAL_RCC_TIM7_CLK_ENABLE(); /* TIM7时钟使能 */
/ G) G0 K8 e& i* }, X
/ h1 i3 a9 x+ U
tim7_handle.Instance = TIM7; /* 选择定时器7 */: P8 u% I Q- k; G) t- X9 g& O/ Y/ B
tim7_handle.Init.Prescaler = psc; /* 分频系数 */
7 h e- S" U, l: u6 e+ f" F) p7 ^
tim7_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; /* 递增计数 */
) F5 X0 J3 F9 S" c4 n. f3 P
tim7_handle.Init.Period = arr; /* 重装载值 */
9 @. N: w" {; S1 I5 x
/* 自动重装 */
) F4 s1 Q' s, q
tim7_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
7 Z2 P# {. E, X) n# w9 d2 C- c
HAL_TIM_Base_Init(&tim7_handle); /* 初始化定时器7 */. X1 l+ Q, W8 l, o
master_config.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
8 q% C3 s# @. \& A# @
master_config.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
7 w+ h, G2 ^; E; v8 U' r5 n
/* 配置TIM7 TRGO */
# G* {3 z! ?0 S. l/ v
HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&tim7_handle, &master_config);
! x+ y K) @5 j. S: l3 j
HAL_TIM_Base_Start(&tim7_handle); /* 使能定时器7 */
; _* _% z: G+ u) z
HAL_DAC_Stop_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1); /* 先停止之前的传输 */
& ~- s" V" o6 ?9 d) B; w
HAL_DAC_Start_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1,
0 b5 u2 W% {3 O' Y5 a
(uint32_t *)g_dac_sin_buf, ndtr, DAC_ALIGN_12B_R);
) g2 t5 S1 i1 S" t# X
}& K8 m% n8 Z9 M$ z7 l B

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该函数用于使能波形输出，利用定时器7的更新事件来触发DAC转换输出。使能定时器7的时钟后，调用HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数配置TIM7选择更新事件作为触发输出 (TRGO)，然后调用HAL_DAC_Stop_DMA函数停止DAC转换以及DMA传输，最后再调用HAL_DAC_Start_DMA函数重新配置并启动DAC和DMA。
最后在main.c里面编写如下代码：

uint16_t g_dac_sin_buf[4096]; /* 发送数据缓冲区 */
8 T% y, k( ^# @% g8 F# ~9 Z
: c8 I4 O! K* A4 S
/**" |' K2 `; @. @2 \1 Q( y2 G
* @brief 产生正弦波序列 b: G' N. P0 S
* @note 需保证: maxval > samples/2
1 m2 `8 D% D# P/ w
*
- I9 D( Q" E2 s* J8 [" G
* @param maxval : 最大值(0 < maxval < 2048); V$ ?9 w% @+ H2 j, M
* @param samples: 采样点的个数
3 x, i( A$ u d4 H" X/ Y# S! l0 r
*9 J' Q8 L K; Z8 z+ z* x8 d3 ]2 h
* @retval 无3 D# u$ I* i) D8 n% S6 ~
*/
; u: _4 }: D, @* b
void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples)
X8 V3 }6 `# ]
{
# r6 c+ ?5 P2 H" K( Y2 X
uint8_t i;
6 S c, x$ p0 \( P, M% x0 }
float inc = (2 * 3.1415962) / samples; /* 计算增量（一个周期DAC_SIN_BUF个点）*/ d5 k% q% o- \5 X9 G
float outdata = 0;/ S/ v5 f. ? C* u' o
for (i = 0; i < samples; i++)
& c( p, Y2 P0 P* n) X1 m
{! }4 T9 i0 K0 l: F% Y
/* 计算以dots个点为周期的每个点的值，放大maxval倍，并偏移到正数区域 */
, E |5 r6 r* C1 r. Z! M
outdata = maxval * (1 + sin(inc * i));
8 i. s B e4 f8 B
if (outdata > 4095) outdata = 4095; /* 上限限定 */
! l! h/ [4 H( t6 S4 u( S: T
//printf("%f\r\n",outdata);$ U# E! P; x$ ]# X2 B! Z
g_dac_sin_buf<i> = outdata;0 G$ ]( w; w9 I* i2 B; r4 n0 ~
}
: q* I$ W+ R$ |3 V3 X6 p
}' O/ d; u8 T9 j3 c3 F' [% o
4 S: o* }2 q j4 k7 o
/**
O+ _' M! n& P1 [* z
* @brief 通过USMART设置正弦波输出参数,方便修改输出频率., x( {0 [+ ~0 s% p% A3 _
* @param arr : TIM7的自动重装载值( N" T4 C, J( a& a! \( F+ m/ T
* @param psc : TIM7的分频系数- y8 ?% V, \' R1 s. W5 ^
* @retval 无
* l& Y# W) J% c* u
*/
+ T# \0 B' Z- K
void dac_dma_sin_set(uint16_t arr, uint16_t psc)" e3 a4 n, r, {1 q
{
* z5 W( E! [2 g# r' A
dac_dma_wave_enable(100, arr, psc);% T7 z0 j) U) E* L; [' w
}
* ^+ L3 p+ u9 p1 i
; a0 P, I& `$ V$ w* v
int main(void). ^ P+ d* p- a+ H% d
{
3 l7 x6 |9 K- G3 {
uint16_t adcx;, X e }4 c! v
float temp;
" L$ a( r* E1 X! S7 e; [- h
uint8_t t = 0;5 ~& Z) v7 T0 y& I
uint8_t key;+ L1 g. q ~6 k) z; V! _
sys_cache_enable(); /* 打开L1-Cache */
: j4 x+ g( P; r" d& P/ K
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */0 ?+ d- x# O2 ?+ `
sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4); /* 设置时钟, 480Mhz */' g3 e, { K6 q
delay_init(480); /* 延时初始化 */
7 \6 }2 t% `5 ?/ J$ Y$ I* \
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
% @: } D& w% I: _- Z
usmart_dev.init(240); /* 初始化USMART */
/ Y9 s, x9 `7 y+ h& j. t
mpu_memory_protection(); /* 保护相关存储区域 */! o& t2 j8 @. w( U9 }. u
led_init(); /* 初始化LED */! R: P6 y/ ~6 t! J, X" O7 f
lcd_init(); /* 初始化LCD */ R; Z" `- _6 U- Q( y
key_init(); /* 初始化按键 */2 D2 S& m" B1 m2 D" i) ^. k7 Y4 \
adc_init(); /* 初始化ADC */
& E- W4 V0 `& s7 H- N- `
dac_dma_wave_init(); /* 初始化DAC通道1 DMA波形输出 */" A$ v0 M! P' x$ w, j* x
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
. ?7 i* w1 h2 S/ c- \" u
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC DMA Sine WAVE TEST", RED); m$ r: j) ?3 s& G- R7 ~5 h. ^
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);1 ^3 h. |* G7 ~3 Q
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:5Khz KEY1:50Khz", RED);. |# |$ V% i1 e [, N0 n! S
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC VAL:", BLUE);3 c6 M4 r5 A% A, ?
lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC VOL:0.000V", BLUE);
- J, d5 V% w" K
lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "ADC VOL:0.000V", BLUE);9 h+ @1 N0 y% ?. O- @2 ?( X
dac_creat_sin_buf(2048, 100);6 {+ c( x0 Z: v) m: Z6 D* ^% ?; W
dac_dma_wave_enable(100, 100 - 1, 24 - 1);2 d. o( `% j8 @% m* U$ ~% a7 t
while (1)
5 p1 ]* ]1 h- W8 v" H( V
{4 |1 g* P( Z' C/ l! p( X
t++;5 p8 \& {; H& V7 W7 W. {% u" T
key = key_scan(0); /* 按键扫描 */
$ a' C( ^- v3 q9 _5 J& j1 N
if (key == KEY0_PRES) /* 高采样率 , 约5Khz波形 */
, Y( ^+ N. i3 _$ h8 V) e% E @
{
2 S; p C' i7 `3 ?
dac_creat_sin_buf(2048, 100); /* 产生正弦波函序列 */
8 R/ ^, [$ v& Q+ r% R
/* 500Khz触发频率, 100个点, 得到最高5KHz的正弦波. */' m* v0 h8 u1 U% a% ]! |1 H
dac_dma_wave_enable(100, 20 - 1, 24 - 1);
1 z e7 v0 `* y1 F- m: e
}: N2 f8 g H2 g0 P$ `: M
else if (key == KEY1_PRES) /* 低采样率 , 约50Khz波形 */
( x: T0 Z0 ?" Q# z& o' H
{/ {& r# |, |2 `# B& L$ D
dac_creat_sin_buf(2048, 10); /* 产生正弦波函序列 */
' j% O( [& p) x2 \* D4 e3 v Q
/* 500Khz触发频率, 10个点, 可以得到最高50KHz的正弦波. */
l4 u; X. Q* v
dac_dma_wave_enable(10, 20 - 1, 24 - 1); 2 b& h! R3 J$ W! _# r
}- i2 } W- Y. m! @1 T N2 J6 V
adcx = DAC1->DHR12R1; /* 获取DAC1_OUT1的输出状态 */
" K5 m: J; M" b/ {$ P/ r% ]
lcd_show_xnum(94, 130, adcx, 4, 16, 0, BLUE);/* 显示DAC寄存器值 */9 s: `5 @: Q& j5 ?& l8 ~- V
temp = (float)adcx * (3.3 / 4096); /* 得到DAC电压值 */, W: I6 K$ O" _2 P; H$ l
adcx = temp;( c- g# p# |$ K0 G1 @+ d
lcd_show_xnum(94, 150, temp, 1, 16, 0, BLUE);/* 显示电压值整数部分 */" \ N& g o) @5 G( Y: r! V
temp -= adcx;
) G8 e* l0 @/ ?" J# E" M
temp *= 1000;" [# C) I9 L; r+ Y. [" @
lcd_show_xnum(110, 150, temp, 3, 16, 0X80, BLUE); /* 显示电压值的小数部分 */0 s- `5 ~$ q* D& k! r% g
adcx = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY,20);/*得到ADC通道19的转换结果*/" K. h+ a/ k' k: ^' d/ k
temp = (float)adcx * (3.3 / 65536); /* 得到ADC电压值(adc是16bit的) */4 l/ S. o" u1 W# W5 v
adcx = temp;. j4 `* x+ n! B
lcd_show_xnum(94, 170, temp, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值整数部分 */& H3 m" _, F# P+ ?: l
temp -= adcx;1 r, h# ~% O1 [9 C
temp *= 1000;
( M) @( z! i& u
lcd_show_xnum(110, 170, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/* 显示电压值的小数部分 */
( ?* N8 w1 Y( @8 Y
if (t == 10) /* 定时时间到了 */! I- y( z) ?1 \
{
, K8 z1 P$ z, h0 f
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */
% s3 w% z: k$ h" ?) b6 }
t = 0;6 F. l* o, A1 q$ d
}$ l& _; W* G; t3 q9 A
delay_ms(5);
7 X" g6 C8 z, d' g# F3 O7 s. L- K0 K
}% }3 q- v0 }( K* ^ \
}. i/ t( C9 n9 `" r
</i>

复制代码

adc_init函数初始化ADC1，用于测量DAC通道1的电压值。
dac_dma_wave_init函数初始化DAC通道1，并指定DMA搬运的数据的开始地址和目标地址。dac_creat_sin_buf函数用于产生正弦波序列，并保存在g_dac_sin_buf数组中，供给DAC转换。在进入wilhe(1)循环之前，dac_dma_wave_enable函数默认配置DAC的采样点个数时100，并配置定时器7的溢出频率为100KHz。这样就可以输出1KHz的正弦波。下面给大家解释一下为什么是输出1KHz的正弦波？
定时器7的溢出频率为100KHz，不记得怎么计算的朋友，请回顾基本定时器的相关内容，这里直接把公式列出：
Tout= ((arr+1)(psc+1))/Tclk
看到dac_dma_wave_enable(100, 100 - 1, 24 - 1);这个语句，第二个形参是自动重装载值，第三个形参是分频系数，那么代入公式，可得：
Tout= ((arr+1)(psc+1))/Tclk= ((99+1)*(23+1))/ 240MHZ= 0.00001s
得到定时器的更新事件周期是0.00001秒，即更新事件频率为100KHz，也就得到DAC输出触发频率为100KHz。
再结合总一个正弦波共有100个采样点，就可以得到正弦波的频率为100KHz/100 = 1KHz。
知道了正弦波的频率怎么来的，下面代码中，按下按键KEY0，得到5KHz的正弦波，按下按键KEY1，得到50KHz的正弦波，计算方法都一样的。
dac_dma_sin_set函数可以通过USMART设置正弦波输出参数，方便修改输出频率。
34.4.4 下载验证
下载代码后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示如图34.4.4.1所示：

图34.4.4.1 DAC输出正弦波实验测试图
上图是将跳线帽连接多功能端口P3的ADC和DAC两个排针，可以看到ADC VOL的值随着DAC的输出变化而变化，即ADC采集到的值是不停变化的。由于变化太快了，这样看不出采集到值形成什么波形，下面我们借用示波器来进行观察，首先将探头接到DAC的排针上。
没有按下任何按键之前，默认是输出1KHz（100个采样点）的正弦波，如下图所示：