基于STM32利用ADC+DMA采样显示经验分享

[复制链接]

攻城狮Melo 发布时间：2024-5-29 17:24

文章
文章封面:
文章简介:	DAC，即Digital to Analog Convertor，是数字到模拟转换器，也称为D/A转换器。其核心部分由R-2R电阻网络（也称倒T型电阻网络）、模拟开关和运算放大器组成。它可以将二进制码或BCD码表示的数字量转换为与其成正比的模拟量输出。

DAC，即Digital to Analog Convertor，是数字到模拟转换器，也称为D/A转换器。其核心部分由R-2R电阻网络（也称倒T型电阻网络）、模拟开关和运算放大器组成。它可以将二进制码或BCD码表示的数字量转换为与其成正比的模拟量输出。

DAC的工作原理主要包括数字信号采样、量化、编码和模拟信号输出几个步骤。首先，将连续变化的模拟信号在一定的时间间隔内进行离散取样，即数字信号采样。接着，对采样后的数字信号进行量化，将其转换为离散的数值。然后，通过编码将量化后的数值进行转换，以便DAC能够识别和处理。最后，DAC将这些数字信号转换为模拟信号输出。

DAC是数字系统和模拟系统之间的桥梁，具有广泛的应用领域。在音频处理中，DAC被用来将数字音频信号转换为模拟音频信号，以驱动扬声器和耳机，其性能对音频质量有着决定性的影响。在通信系统中，DAC用于将数字信号转换为模拟信号，以实现信号调制和解调。此外，在仪器仪表领域，DAC也被广泛应用于各种测量和控制设备中。

微信图片_20240529172405.png

STM32中的DAC（视芯片而定例如F407ZGT6是2个DAC通道,有些芯片不支持DAC功能）支持12模式的数据输入，可以双通道同时转换。

本期我们将介绍如何使用STM32F407和CubeMX利用HAL库实现DAC的输出。（本来是想使用C8T6的，结果突然想起来C8T6）没有DAC。

CubeMX配置

微信图片_20240529172401.png

在DAC通道中开启DAC，在F407ZGT6中DAC1对应PA4,DAC2对应PA5。

微信图片_20240529172356.png

OutputBuffer这里设置DAC的输出缓存使能，Trigger是DAC是触发方式，这里我们选择不触发（手动写入）。

如果选择触发的话是从缓存区写入数据。

微信图片_20240529172353.png

这里顺带加一路ADC采样，因为手上没有示波器，所以使用ADC来进行查看。

这里使用DMA进行采样，具体可以参考公众号之前的关于DMA+ADC采样的内容。

STM32的DMA采样+FFT时域分析（STM32F407）

但是相比于之前的，需要更改一些设置，首先是DMA的设置

微信图片_20240529172349.png

这里设置单词请求，而不是循环模式防止数据跑飞掉。

MX_GPIO_Init();
8 ~# l, I0 o5 m ?$ A9 L# L8 q% Y
MX_DMA_Init();3 j3 B# B. g: @ q; w1 T; Q4 Q6 {% Y
MX_ADC1_Init();
; G8 N# x; b" O9 L+ R( k
MX_DAC_Init();& N! t% u2 U9 b# E/ M- Z
MX_USART1_UART_Init();2 w+ G2 f2 S8 r6 S$ P$ L
MX_TIM1_Init();. A' b+ C$ N5 g
MX_TIM2_Init();4 l4 Z$ y: R+ N' p$ l
/* USER CODE BEGIN 2 */
& [8 r, `! F" R
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); //用来触发adc采样
{ L6 P' s+ b. F' O
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)AD_Value, ADLenth);//开启ADC
6 N4 A9 w- `% v4 }3 C, J+ d$ k
HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);
5 {7 q* k7 }! a ^" D, V
/* USER CODE END 2 */4 ?5 V+ ~' j% v3 }! d* y& n7 f7 k
9 Z- E/ @5 w6 H2 [9 O
/* Infinite loop */! G& V" r+ G0 x3 ]0 y
/* USER CODE BEGIN WHILE */
! G E6 m* ^5 D1 {, Q
while (1)# M, f1 Q# V7 G) u, ?' R
{; h3 ?: { `( S6 P5 z! }
/* USER CODE END WHILE */
3 x( Y1 a; c" h, l
* s2 Q1 L0 ^9 R- }9 E& T& h
/* USER CODE BEGIN 3 */
! F( K0 j3 x" S
if(!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0))7 f* K. G2 u. z5 a/ Z
{' [* S6 R# |4 R( w% v, Y Y
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)AD_Value, ADLenth);//开启ADC/ a, T p" _5 L" \+ H7 s
" V D4 V( b% B2 i0 Q
HAL_Delay(20);
5 C" M. D& h7 ^
. `" y! R w5 S9 F; B6 E* s1 U
while(!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0));
. z4 Q9 M4 ~. C6 a* \. I) N
HAL_Delay(1000);8 v! H/ ]5 o- d8 o9 m' a1 [
for(int i = 0;i<ADLenth;i++)) S# @9 }6 p; ?2 }" a
{% S+ g- |% D3 H3 K" r
printf("A:%d\r\n",AD_Value[i]);4 r0 D' m0 v. \
}) M8 s0 A/ f0 U
. |5 v- d: M: S) C+ Y2 R* O
1 p1 S# a! a0 X6 |# W
}
" s" R$ x* m. Q- p
}6 d2 G, ^& R6 k8 @0 x. ?
/* USER CODE END 3 */
: \& v8 B* V9 y8 ]
}

复制代码

我们编写一段代码。

按下按键的时候设置DAC的值，开启DMA传输，再加上ADC采样，之后输出结果。

微信图片_20240529172345.png

可以看到，我们按下按键之后，ADC的值会呈阶梯状上升。

三角波发生器

微信图片_20240529172342.png

在DAC配置中打开波形发生器，触发方式选择定时器2触发，三角波最大振幅511。

微信图片_20240529172337.png

之后开启定时器2，由于ADC的采样率是1000HZ，因此根据奈奎斯特采样定律，信号的最大频率不能超过500HZ，因此我们使用100HZ的三角波。

微信图片_20240529172334.png

定时器设置好时间之后，设置触发事件。

微信图片_20240529172331.png

芯片手册中简单的介绍了一下如何计算三角波的频率。当触发信号发生后，内部计数器的值就会+1，所以频率可以用如下公式计算：

定时器频率/分频系数+1/Period/三角波最大值/2

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); //用来触发adc采样, |. w! w) I3 u) S3 e7 Z6 t, n' N" j
HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); //用来触发DAC输出
! K/ X, v: ?" v5 R; q' l
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)AD_Value, ADLenth);//开启ADC
N4 e, i. G% D
HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);
+ `6 g N2 Y+ j( J& G1 Y2 H# m+ n
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_L,0);//设置直流信号

复制代码

正弦波发生器

微信图片_20240529172323.png

首先是定时器触发（方便控制频率）。但是关闭波形发生器。

微信图片_20240529172320.png

添加DMA,模式选择循环模式。

还有改变一下定时器的频率！

其他几乎不做改变。

#define POINTS 256 2 Y' P" k8 d X1 @& V! F9 }
#define MIN_VALUE 50 % {5 E1 N( y+ g8 A- e" H' b, s4 _
#define MAX_VALUE 650 1 U+ O" D) j q5 }
#define SCALE ((MAX_VALUE - MIN_VALUE) / 2.0)
#define OFFSET 50 9 M8 D. H. z D/ m) z, C
#define M_PI 3.14159265
0 u5 a+ Z) S/ W! t
0 {3 z5 e( o* T n, y! U' Z5 s, n4 h( U
uint16_t SinWaveInt[POINTS];
# |4 E; x) x! ?1 |( ~
int SinWave[POINTS];
! g0 V S, O5 f8 O, ~9 W
void SinInit(void)
" R6 o% M# b6 D# w$ e
{
5 n3 b. \' p. o$ W# d% M
for (int i = 0; i < POINTS; i++) % i9 V: U+ T) H% Q& r" z' {/ E' x
{
& }& M: y0 {7 [( R1 T) C- K3 A
double x = ((double)i / (POINTS - 1)) * 2 * M_PI;
' p D% i/ ^+ e# W8 I. X
double sin_value = sin(x); // 计算正弦值 ' D6 ] Y, H0 R/ j9 o/ }! ~
SinWave[i] = (int)((sin_value + 1) * SCALE + OFFSET);
0 v: {- N& `$ F% G
SinWaveInt[i] = (uint16_t)SinWave[i]; : J6 o- v; p) ^( t* Y5 G# p
}
" A: m1 d- U7 @
}

复制代码

计算一个正弦表。

这里的Points决定了分辨率，结合定时器触发频率决定了正弦波的信号。

微信图片_20240529172317.png

测试一下正弦表，输出的是正弦信号。

我们之后将正弦信号表导入DMA中。

SinInit();
5 T$ T5 Q, G& x+ z( y
HAL_DAC_Start_DMA(&hdac, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)SinWave, POINTS, DAC_ALIGN_12B_R);

复制代码

正弦表初始化，之后启动DMA传输，导入正弦信号。

微信图片_20240529172311.png

测试正弦信号成功。

FM调制

#define POINTS 1024
5 {' t5 o) h9 t; v0 S) S1 r5 m3 e, j
#define MIN_VALUE 50 . q. P( T. q& P7 [" g% ?5 d1 ]
#define MAX_VALUE 650 5 }6 v- X9 J* O7 O% H; b
#define SCALE ((MAX_VALUE - MIN_VALUE) / 2.0) 2 x$ A0 r. F) U9 |' U& F
#define OFFSET 50
+ q# ?5 e" M0 x( H, L& w6 h
#define M_PI 3.14159265$ d9 M5 `4 I. C; {
+ {8 }8 S6 ]% J4 O& }; e
uint16_t SinWaveInt[POINTS];
, P. b w9 `, |* @( X9 b+ \+ W
int SinWave[POINTS]; " H) t& ^- ^( S5 T
void SinInit(void) " J9 w% u4 A* v0 ` f
{
6 ~* l9 Y( x) F/ [5 X
for (int i = 0; i < POINTS; i++)
. Z9 b( [7 {: t4 c# s
{
# z4 C% |* \" [2 k2 ^' w% N
double x = ((double)i / (POINTS/4 - 1)) * 2 * M_PI;
# f0 ?4 r/ _7 n2 C; q
double sin_val = sin(x)*sin(x/4); // 计算正弦值 5 N2 L/ W" q2 O" O: Y+ Y
SinWave[i] = (int)((sin_value + 1) * SCALE + OFFSET); 9 B1 p# i* p# f8 r# ~9 `5 w7 a
SinWaveInt[i] = (uint16_t)SinWave[i]; ! b# l: W# D! K' H
}& ?9 P) g9 k0 [6 y. K& z3 a
}