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基于STM32 DAC+TIMER+DMA经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-7-11 22:39
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2 E; K" v+ ^3 c7 I" e7 x, _9 [
现在有如下图所示的这样一个需求,希望使用STM32芯片来实现。

6 q  N3 P9 S, F
横轴表示时间,纵轴表示电压【3.3v为限】,不同时刻的电压输出不一样、持续时间也不尽相同。

& E( z" M: Z3 _
微信图片_20230711223550.png
; v5 |' y/ M9 ]
此问题源于某高校STM32学习时的习题,这里拿出来一起交流探讨下。方法不是唯一的,尤其基于不同STM32系列。这里尽量使用通用、常规的方法,算是抛砖引玉。
* i9 s$ f: s3 ?' Z7 G' r$ G9 W- }
显然,我们可以考虑使用STM32的DAC加TIMER以及片内其它资源加以实现。

2 E0 e7 H5 A" i$ ]* F; \
对于这个实现我们可以分两种方式完成,每一种方式同时也体现不同难度。

% a0 E$ n1 o! a
我们可以考虑下面两种应用情形:
6 p, h5 t3 k- c
第一种方式:MCU除了做这一件事外,还做点别的,比方做按键响应、ADC采样这些,整体上没有太复杂的功能和要求。【中断方式】

$ S+ T5 c0 c/ d& P* ]
第二种方式:MCU的主要工作是别的而不再是这个输出了,要求该输出自启动后不再需要CPU的参与,即由相应外设自行完成。【DMA方式】

- L/ K+ [- R/ M6 n- v8 S/ m$ }
对于第一种实现方式,我们可以用个TIMER作为时基,每到适当的计时点就通过TIMER中断及时修改DAC的输出值而改变输出电压。至于对DAC输出寄存器赋值,可以直接在定时器中断里操作,也可以先在定时器中断里设置标志位后在主循环里实现修改,可以灵活决定。显然,这样操作也不会影响其它按键处理、ADC处理等。该方式的实现就介绍到这里,重点聊聊第二种方式。

' o' c7 X5 l$ N! H1 F# D7 E! x
对于第二种方式,显然不能使用中断,这里就得DMA出场了。因为人家要求该输出自启动后不再让CPU参与。这里有两个量都是变的,DAC的输出值在变,不同DAC输出所持续的时间也在变。这两个变量都需要DMA帮忙完成,显然DAC的输出需要使用TIMER事件来触发DMA,这里使用更新事件比较合理。那么,TIMER自身的数据更新又如何实现呢?我们可以考虑使用TIMER的比较事件来触发另外的DMA请求以更新自己。

9 V3 _0 e4 \: l
下面我使用STM32F4系列芯片的TIM1及DAC来实现第二种需求。【当然,使用STM32其它系列,比如G4,H5,H7,U5等都可以】

5 f) }' V% ]5 W0 ]+ T5 ]* S
TIM1的更新事件触发DMA,修改DAC的输出寄存器的值以改变输出。另外,选择TIM1通道1的比较事件触发DMA【哪个通道比较事件不重要,能触发DMA即可】,使用TIMER DMA Burst传输同时修改TIM1的ARR,RCR,CCR1三个寄存器的值,此处RCR始终用0值。因为这里要修改CCR1的值,RCR夹在ARR和CCR1寄存器中间,做Burst传输时RCR必须每次被使用。【这里CCR1的值其实也可以固定不变。我是每次取ARR的中间值作为CCR1的值,不是必须的。主要是考虑到有些应用场合可能需要动态修改CCR值,在此特意拓展下TIMER Burst传输的应用介绍。】
' J; Q* a! W3 J7 W6 U
下面是关于TIM1时基参数的初始配置,其中ARR和CCR1值我是随便设定的,算是个过渡值,目的就是产生更新事件和比较事件,之后都会按照代码中预定的数据运行。
! f0 k( q; `, g" D$ k  u

0 a6 n2 ^/ ~& f3 b$ ]. n9 r+ O
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, C, m5 _; u/ \$ V& j
下面是有关TIM1的基于更新事件和通道1比较事件的DMA配置。

7 x8 ^& _1 Y! X! n0 J, S
微信图片_20230711223613.png

4 P& p$ w9 w  G
下面截图是关于DAC的CubeMx配置,比较简单,开启其输出功能即可。
2 r. M# K, D: f% Z5 L
微信图片_20230711223610.png

/ \9 D& q$ b$ `0 ]
下面截图里的数组DacOutData[10]存放不同时刻DAC输出所对应的数据。数组PulseData3[30]存放10次DMA Burst 传输用到的数据。显然这两个数组数据在使用时间上要匹配,否则输出波形对不了。
: m8 U6 D) p; L) a$ X7 Q# L  h2 e
微信图片_20230711223602.png
) K6 l% D$ _: K/ S% k6 v
下面是具体的用户代码,使用CubeMx进行配置和STM32 HAL库函数,以源码形式放在下面,供有需要的参考、使用。
  1. HAL_DMA_Start_IT(&hdma_tim1_up, (uint32_t) DacOutData, \2 ]4 S3 u3 x) k% K' L4 }0 o5 P
  2. (uint32_t)&hdac.Instance->DHR12R1, 10);
    4 o# d: ~% K- G& u0 A+ N5 w
  3. - J& i# ^  L2 G. m# Z2 D
  4.   __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1,TIM_FLAG_UPDATE);5 p7 [3 A( P6 @+ z1 E7 H  Q
  5.   __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1,TIM_DMA_CC1);0 u" m* \- v- ^6 Z/ Z! h  s" x3 U; o& s

  6. 5 O; w1 H' w& V# o; ^& O! T
  7.   HAL_TIM_DMABurst_MultiWriteStart(&htim1, TIM_DMABASE_ARR, \% ]5 `  p5 O8 t, R9 Q, B
  8.   TIM_DMA_CC1,(uint32_t *)PulseData3,   \( U) }  O% K6 u+ B* x$ e
  9.   TIM_DMABURSTLENGTH_3TRANSFERS,10*3);
    ! b3 A  ]/ O4 a0 a" w  C" ?% E
  10. ; n1 _+ B: h' p1 N( Q8 [
  11.   __HAL_TIM_ENABLE_DMA(&htim1, TIM_DMA_UPDATE);
    : F$ y* \+ I: f, A9 H4 ~1 ^
  12. 5 V" g- n  m0 q1 E" h" g3 c( c& {
  13.   HAL_DAC_Start(&hdac,  DAC_CHANNEL_1);/ s9 D5 D) e% L2 r/ T% ^

  14. 5 h6 t. j* }  H7 I3 o. b
  15. __HAL_TIM_ENABLE(&htim1);
复制代码

2 R- b7 c4 L! Q1 Y5 i4 t
下面黑底黄线图是基于上面配置及代码的最终实现截图。跟最初的需求曲线进行比对,不难发现是一致的。
( R$ P0 o! z/ P. G( ?
微信图片_20230711223559.png

( A" P: m- i& G( ^3 P

3 Q; O$ x6 J) W
OK,今天的分享就到这里,是些比较基础的东西。只有掌握最基础的,才会有最灵活的发挥。

. w! j: K: `8 N- m
转载自: 茶话MCU

" B, U5 a5 A% u
如有侵权请联系删除
9 l' f: N! w* c1 m; K
" `; |( i( ]! C2 G3 J% R* k
111.png
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