STM32f429 DAC的結(jié)構(gòu)、功能及應(yīng)用

13.1 介紹一下

數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程叫做數(shù)模轉(zhuǎn)換，完成這種功能的電路叫做數(shù)模轉(zhuǎn)換器。說白了就是將離散的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)變量的模擬信號的一種器件。

這玩意主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運算放大器和基準(zhǔn)電壓源（或恒流源）等組成的。主要用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼，分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān)，使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值，再由運算放大器對各電流值求和，并轉(zhuǎn)換成電壓值 。

換成圖也就是下面這個小東西：

13.2 STM32f429 DAC結(jié)構(gòu)

STM32F429內(nèi)部含有兩個12 位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。DAC 可以按 8 位或 12 位模式進(jìn)行配置，而且也是可以和DMA配合使用的，在12位模式中，數(shù)據(jù)可以是左對齊也可以是右對齊。

DAC 有兩個輸出通道，每個通道各有一個轉(zhuǎn)換器。

兩個 DAC 轉(zhuǎn)換器：各對應(yīng)一個輸出通道：

12 位模式下數(shù)據(jù)采用左對齊或右對齊

生成噪聲波、生成三角波

DAC 雙通道單獨或同時轉(zhuǎn)換

每個通道都具有 DMA 功能

通過外部觸發(fā)信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換

DAC 各個引腳功能定義:

13.3 STM32f429 DAC功能

1、DAC 轉(zhuǎn)換

兩個DAC分別對應(yīng)一個獨立的通道，當(dāng)使用時需要將 DAC_CR 寄存器中的相應(yīng) ENx 位置 1，即可使能對應(yīng) DAC 通道。

在使能DAC通道之后，可以通過寫DAC_DHRx 寄存器或通過觸發(fā)信號來啟動一次DAC轉(zhuǎn)換。

（1）寫DAC_DHRx 寄存器啟動DAC轉(zhuǎn)換

如果未選擇硬件觸發(fā)（DAC CR中的TENx位復(fù)位），那么經(jīng)過一個APB1時鐘周期后，DAC_DHRx中存儲的數(shù)據(jù)將自動轉(zhuǎn)移到DAC_DORx。當(dāng)DAC_DORx加載了DAC_DHRx內(nèi)容時，模擬輸出電壓將在一段時間t_SETTING后可用，具體時間取決于電源電壓和模擬輸出負(fù)載。

DAC_DORx 無法直接寫入，任何數(shù)據(jù)都必須通過加載DAC_DHRx 寄存器才能傳輸?shù)?DAC 通道x。

（2）硬件觸發(fā)啟動DAC轉(zhuǎn)換

如果選擇硬件觸發(fā)（置位 DAC_CR 寄存器中的 TENx 位）可通過外部事件（定時計數(shù)器、外部中斷線）觸發(fā)轉(zhuǎn)換。

當(dāng)觸發(fā)條件到來，將在三個APB1時鐘周期后，將DAC_DHRx 寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到DAC_DORx寄存器。

DAC外部觸發(fā)源：

2、DAC 數(shù)據(jù)格式

1）對于 DAC 單通道 x，有三種可能的方式：

8位右對齊：軟件必須將數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR8Rx [7:0] 位（存儲到DHRx[11:4] 位）。

12位左對齊：軟件必須將數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR12Lx [15:4] 位（存儲到DHRx[11:0] 位）。

12 位右對齊：軟件必須將數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR12Rx [11:0] 位（存儲到DHRx[11:0] 位）。

DAC單通道數(shù)據(jù)對齊方式（下圖）：

2）對于 DAC雙通道 x，有三種可能的方式：

8 位右對齊：將 DAC 1 通道的數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR8RD [7:0] 位（存儲到DHR1[11:4] 位），將 DAC 2 通道的數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR8RD [15:8] 位（存儲到 DHR2[11:4] 位）

12 位左對齊：將 DAC 1 通道的數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR12RD [15:4] 位（存儲到 DHR1[11:0] 位），將 DAC 2 通道的數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR12RD [31:20] 位（存儲到 DHR2[11:0] 位）

12 位右對齊：將 DAC 1 通道的數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR12RD [11:0] 位（存儲到 DHR1[11:0] 位），將 DAC 2 通道的數(shù)據(jù)加載到 DAC_DHR12RD [27:16] 位（存儲到 DHR2[11:0] 位）

3、DMA 請求

每個 DAC 通道都具有 DMA 功能。兩個 DMA 通道用于處理 DAC 通道的 DMA 請求。

4、生成噪聲

將 WAVEx[1:0] 置為 “01”即可選擇生成噪聲，使用 LFSR（線性反饋移位寄存器）可以生成可變振幅的偽噪聲。

LFSR中的預(yù)加載值為0xAAA。

5、生成三角波

將 WAVEx[1:0] 置為“10”即可選擇 DAC 生成三角波。

6、DAC 雙通道轉(zhuǎn)換

DAC控制器有三個雙寄存器：DHR8RD、DHR12RD 和 DHR12LD，可以訪問一個寄存器同時驅(qū)動兩個 DAC 通道，從而有效利用兩個 DAC 通道總線帶寬。通過兩個DAC 通道和這三個雙寄存器可以實現(xiàn) 11 種轉(zhuǎn)換模式：

獨立觸發(fā)（不產(chǎn)生波形）

獨立觸發(fā)（生成單個 LFSR）

獨立觸發(fā)（生成不同 LFSR）

獨立觸發(fā)（生成單個三角波）

獨立觸發(fā)（生成不同三角波）

同步軟件啟動

同步觸發(fā)（不產(chǎn)生波形）

同步觸發(fā)（生成單個 LFSR）

同步觸發(fā)（生成不同 LFSR）

同步觸發(fā)（生成單個三角波）

同步觸發(fā)（生成不同三角波）

13.4 DAC典型應(yīng)用步驟

1、使能DAC時鐘：

開啟PA口時鐘和ADC1時鐘，設(shè)置PA1為模擬輸入。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);

使能模擬信號輸入GPIO時鐘，假設(shè)是GPIOA，根據(jù)實際情況調(diào)整：

RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

2、初始化模擬信號輸入的GPIO引腳為模擬方式：

GPIO_Init();

3、初始化DAC通道參數(shù)。

void DAC_Init(uint32_t DAC_Channel, DAC_InitTypeDef* DAC_InitStruct) ;

4、使能DAC通道

void DAC_Cmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);

5、啟動DAC轉(zhuǎn)換

（1）通過寫DAC_DHRx 寄存器啟動DAC轉(zhuǎn)換：

void DAC_SetChannel1Data(uint32_t DAC_Align, uint16_t Data) ;

或void DAC_SetChannel2Data(uint32_t DAC_Align, uint16_t Data) ;

或void DAC_SetDualChannelData(uint32_t DAC_Align, uint16_t Data2, uint16_t Data1) ；

或者通過觸發(fā)信號啟動DAC轉(zhuǎn)換

13.5 常用庫函數(shù)

DAC相關(guān)的函數(shù)和宏都被定義在兩個文件中：

頭文件：stm32f4xx_dac.h

源文件：stm32f4xx_dac.c

1、DAC初始化函數(shù)

void DAC_Init(uint32_t DAC_Channel, DAC_InitTypeDef* DAC_InitStruct);

參數(shù)1：uint32_t DAC_Channel，是DAC通道宏定義，定義在stm32f4xx_dac.h中：

#define DAC_Channel_1 ((uint32_t)0x00000000) //通道1

#define DAC_Channel_2 ((uint32_t)0x00000010) //通道2

參數(shù)2：DAC_InitTypeDef* DAC_InitStruct，是DAC初始化結(jié)構(gòu)體指針，自定義的結(jié)構(gòu)體定義在stm32f4xx_dac.h中：

typedef struct

{

uint32_t DAC_Trigger; //設(shè)置觸發(fā)方式

uint32_t DAC_WaveGeneration; // 設(shè)置波形生成

uint32_t DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude; //設(shè)置LFSR掩碼值或三角波最大振幅

uint32_t DAC_OutputBuffer; //設(shè)置輸出緩沖器

}DAC_InitTypeDef;

例如：

DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;

DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;//不使用觸發(fā)方式，軟件啟動轉(zhuǎn)換

DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None; //不使用波形發(fā)生器

DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable; //不使用DAC輸出緩沖

DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;//屏蔽幅值

DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);

2、DAC使能函數(shù)

void DAC_Cmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);

參數(shù)1：uint32_t DAC_Channel，DAC通道宏定義。

參數(shù)2：FunctionalState

NewState，使能或禁止ADC，定義如下：

ENABLE：使能ADC；

DISABLE：禁止ADC。

3、單通道輸出，寫DAC通道1輸出數(shù)據(jù)寄存器函數(shù)

void DAC_SetChannel1Data(uint32_t DAC_Align, uint16_t Data) ;

參數(shù)1：uint32_t DAC_Align， DAC數(shù)據(jù)對齊方式，定義如下：

#define DAC_Align_12b_R ((uint32_t)0x00000000)//12位右對齊形式

#define DAC_Align_12b_L ((uint32_t)0x00000004) //12位左對齊形式

#define DAC_Align_8b_R ((uint32_t)0x00000008) //8位右對齊形式

參數(shù)2：uint16_t Data，DAC輸出的數(shù)據(jù)。

4、單通道輸出，寫DAC通道2輸出數(shù)據(jù)寄存器函數(shù)

void DAC_SetChannel1Data(uint32_t DAC_Align, uint16_t Data) ;

void DAC_Cmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);

5、雙通道輸出，寫DAC輸出數(shù)據(jù)寄存器函數(shù)

void DAC_SetDualChannelData(uint32_t DAC_Align, uint16_t Data2, uint16_t Data1) ;

參數(shù)1：同單通道輸出定義形式。

參數(shù)2和參數(shù)3：DAC通道2和DAC通道1輸出數(shù)據(jù)。

6、DAC軟件觸發(fā)函數(shù)

void DAC_SoftwareTriggerCmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState)

參數(shù)1：uint32_t DAC_Channel，DAC通道宏定義。

參數(shù)2：FunctionalState NewState，使能或禁止ADC。

13.6 應(yīng)用

使用DAC通道1生成一個頻率為1KHz的正弦波。

使用定時器T2，在每次定時溢出中斷中采樣數(shù)組數(shù)據(jù)，并寫入DAC_DHRx，定時溢出頻率為20KHz。

DAC使用單通道模式，輸出不使用觸發(fā)，使能輸出緩沖功能。在每次將數(shù)據(jù)寫入DAC_DHRx后，經(jīng)過一個APB1 時鐘周期，DAC_DHRx 寄存器中存儲的數(shù)據(jù)將自動轉(zhuǎn)移到DAC_DORx，經(jīng)輸出緩沖器，在PA4引腳上產(chǎn)生對應(yīng)輸出電壓。

1、編程要點

（1）、使能DAC和復(fù)用引腳GPIO的工作時鐘。

（2）、初始化DAC通道1相關(guān)GPIO引腳為模擬方式。

（3）、根據(jù)要求，初始化ADC1。

（4）、初始化定時器

（5）、使能DAC。

（6）、在定時器一處中斷中寫DAC_DHRx。

2、DAC初始化功能

#include //因為要使用sin函數(shù)生成正弦表，需要包含math.h頭文件

#define Pi 3.1415926

#define f 1000//正弦波頻率 1KHz

#define fs 20000//采樣頻率 20KHz

uint16_t Sine_Table[20];

void DAC_Config (void)

{

uint16_t i = 0;

/* 生成正弦波形數(shù)據(jù)，右對齊*/

for (i = 0; i < 20; i++)

{

Sine_Table [i] = (uint16_t )((float)4095*(1+sin(2iPi* f /fs))/2);

}

DAC_Mode_Init ();//配置DAC功能

TIM_Config();//配置定時器功能

}

3、DAC配置程序

static void DAC_Mode_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;

/ -------------------第1步-------------------- /

/* 使能GPIOA時鐘 */

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

/* 使能DAC時鐘 */

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);

/ -------------------第2步-------------------- /

/* DAC的GPIO配置，模擬 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/ -------------------第3步-------------------- /

/* 配置DAC 通道1 */

DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;//不使用觸發(fā)

DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None; //不使用波形發(fā)生器

DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable; //使用DAC輸出緩沖

DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0; //屏蔽幅值 設(shè)置

DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);

/ -------------------第4步-------------------- /

/* 使能通道1 由PA4輸出 */

DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);

}

4、定時器配置程序

static void TIM_Config(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

/* 使能TIM2時鐘，TIM2CLK 為90M */

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

/* TIM2基本定時器配置 */

// TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 4500-1; //采樣頻率 = 20KHz

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; //預(yù)分頻，不分頻 90M / (0+1) = 90M

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0; //時鐘分頻系數(shù)

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上計數(shù)模式

TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

/* 配置TIM2中斷 */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update,ENABLE);

/* 使能TIM2 */

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

}

5、定時器中斷服務(wù)程序

void TIM2_IRQHandler(void)

{

static u16 Index;

if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update)==SET)

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);

if(Index <19)//采樣邊界控制

Index ++;

else

Index =0;

//寫DAC通道1的12位右對齊數(shù)據(jù)寄存器，從而啟動一次DAC轉(zhuǎn)換

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, Sine_Table [Index]);

}

}

具體的可以參考其他官方或個人優(yōu)秀的代碼。