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一、DAC 简介二、DAC的功能框图参考电压数模转换及输出通道触发源及DHRx 寄存器
三、STM32Cube MX配置四、代码详解输出额定电压输出三角波输出正弦波 + DMA + TIM
附录
一、DAC 简介
DAC(Digital-to-Analog Converter),即为数字/模拟转换模块,又称D/A转换器; 作用就是把输入的数字编码,转换成对应的模拟电压输出,它的功能与ADC 相反。即为输出波形和输出固定电压 例如:将一定比例电压值的数字信号转换为模拟信号。 在常见的数字信号系统中,大部分传感器信号被化成电压信号,而ADC 把电压模拟信号转换成易于计算机存储、处理的数字编码,由计算机处理完成后,再由DAC 输出电压模拟信号,该电压模拟信号常常用来驱动某些执行器件,使人类易于感知。 STM32 具有片上DAC 外设,它的分辨率可配置为8 位或12 位的数字输入信号,具有两个DAC输出通道,这两个通道互不影响,每个通道都可以使用DMA 功能,都具有出错检测能力,可外部触发。 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+ 以获得更精确的转换结果。 DAC工作在12位模式时,数据可以设置成左对齐或右对齐。 二、DAC的功能框图
“数字至模拟转换器x”的输入为DAC 的数据寄存器“DORx”的数字编码,经过它转换得的模拟信号由图中右侧的“DAC_OUTx”输出。而数据寄存器“DORx”又受“控制逻辑”支配,它可以控制数据寄存器加入一些伪噪声信号或配置产生三角波信号。 图中的左上角为DAC 的触发源,DAC根据触发源的信号来进行DAC 转换,其作用就相当于DAC 转换器的开关,它可以配置的触发源为外部中断源触发、定时器触发或软件控制触发。 参考电压与ADC 外设类似,DAC 也使用VREF+ 引脚作为参考电压,在设计原理图的时候一般把VSSA 接地,把VREF+ 和VDDA 接3.3V,可得到DAC 的输出电压范围为:0~3.3V。 如果想让输出的电压范围变宽,可以在外部加一个电压调理电路,把0~3.3V 的DAC 输出抬升到特定的范围即可。 数模转换及输出通道框图中的“数字至模拟转换器x”是核心部件,整个DAC 外设都围绕它而展开。它以左边的VREF+作为参考电源,以DAC 的数据寄存器“DORx”的数字编码作为输入,经过它转换得的模拟信号由右侧的“DAC_OUTx”通道输出。 其中各个部件中的“x”是指设备的标号,在STM32 中具有2 个这样的DAC 部件,每个DAC 有1 个对应的输出通道连接到特定的引脚,即:PA4-通道1, PA5-通道2,为避免干扰,使用DAC 功能时,DAC 通道引脚需要被配置成模拟输入功能(AIN)。 触发源及DHRx 寄存器在使用DAC 时,不能直接对上述DORx 寄存器写入数据,任何输出到DAC 通道x 的数据都必须写入到DHRx 寄存器中(其中包含DHR8Rx、DHR12Lx 等,根据数据对齐方向和分辨率的情况写入到对应的寄存器中)。 数据被写入到DHRx 寄存器后,DAC 会根据触发配置进行处理,若使用硬件触发,则DHRx 中的数据会在3 个APB1 时钟周期后传输至DORx,DORx 随之输出相应的模拟电压到输出通道; 若DAC 设置为外部事件触发,可以使用定时器(TIMx_TRGO)、EXTI_9 信号或软件触发(SWTRIGx)这几种方式控制数据DAC 转换的时机,例如使用定时器触发,配合不同时刻的DHRx 数据,可实现DAC 输出正弦波的功能。 三、STM32Cube MX配置基础STM32Cube MX的配置可以参考这篇博客:STM32 CubeMx教程 – 基础知识及配置使用教程 这里讲一下DAC的一些通用配置介绍,具体使用在第四部分 配置RCC,使用外部晶振模式 配置SYS,debug模式选择使用Serial Wire 配置DAC, OUT1 Configuration:使能DAC通道1输出 OUT2 Configuration:使能DAC通道2输出 External Trigger 外部中断EXTI9 触发(使用外部中断来触发ADC) Output Buffer:输出缓存 Enable:使能输出缓存,DAC的输出阻抗会降低,无需外部运放即可直接驱动外部负载。但是输出的电压没法低于20mv。如果不需要输出小于20mv的信号,一般开启输出缓存。 Disable:不使能输出缓存,那么DAC可以输出低于20mv的信号。 Trigger:触发源选择。 Wave generation mode(波形生成模式) : 可以选择三角波发生器(Triangle wave generation)和噪声波形(noise wave generation) Maximum Triangle Amplitude(最大三角波幅) : DAC12位数据存储,最大为4095 0-4095 对应 0V~3.3V 配置时钟树 在这里举三个DAC例子: (1)输出额定电压 (2)输出三角波 + 定时器 (3)输出正弦波 + DMA + 定时器 输出额定电压由于只是用来输出一定的额定电压,所以打开DAC就行,不用配置 配置TIM; 使用内部时钟源; 设置预分频系数、重装载值、自动重装载; 设置为Update Event 配置DAC; 使用通道1; 使用定时器2触发; 触发产生三角波; 峰值为2047,取值范围0 ~ 4095 对应 0 ~ 3.3 配置TIM; 使用内部时钟源; 设置预分频系数、重装载值、自动重装载; 设置为Update Event 配置DAC; 配置使用定时器2触发; 由于产生正弦波,所以不使用波形产生器;
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