2018年10月17日 | 53.PWM DAC实验

一。 PWM DAC的原理

N= ARR-1

T= 定时器一个计数周期的时间，也就是它频率的倒数。

n = CCR计数器的值

任何一个连续信号都可以把它通过傅里叶变换成有直流分量+一次谐波+二次谐波+。。。 。n次谐波（n=无穷大）这种表示。

我们通过定时器产生一个PWM信号，是一系列方波输出到定时器的通道引脚，我们看到公式中有一个直流分量，然后有一次谐波，二次谐波。。。。。n次谐波，如果我们有办法先把谐波这一部分给去掉，那么只剩下直流分量，直流分量中 有几个常量，Vh一般是3.3，Vl一般是0，那么这个公式就可以表示成（n/N）*Vh，如果我们设置好了自动装载值N，那么输出的电压只与n有关，n越大，输出电压越大，n=0，输出电压就是0，这里这个n就是设置占空比CCR的值，通过设置n的值改变了输出电压。这里的前提是这个信号必须把后面的谐波去掉，这里就涉及到滤波的概念，如果在后面设计一个滤波器把谐波都给滤掉，就需要设计一个低通滤波器，使频率低的信号通过，去掉频率高的信号，当然如果简单的设计一个低通滤波器不能百分之百的把一次谐波，二次谐波等滤掉，如果把1次谐波很好的滤掉，则高次谐波就应该基本不存在了，精度还是可以接受的。

分辨率的概念：

   在讲解DAC的时候知道12位的DAC有2的12次方个值也就是4096个值，0--4095.那么通过PWMDAC产生的信号的分辨率怎么确定？

f（t）= ( n/N ) *Vh，这里n确定了幅度，那么最小值是n=0，n的最大值是n最大也不能超过N，即n = N-1，也就是说直接输出一个直流信号，所以分辨率=log2(N), 比如定时器设置ARR的值是256，N= 256，那么分辨率= log2（N）就是8位。

定时器是怎么来产生PWM信号的呢？

    定时器开启之后，会从0开始往上计数，比如计数到自动装载值ARR-1，比如99，从0计数到99后又会从0计数到99，这样一个过程，或者向下计数，都是一样的，向下计数就是从自动装载值往下计数到0，然后又从装载值往下计数到0，这个过程。

     怎么通过定时器产生PWM呢？还有一个输出比较寄存器CCR，定时器的控制器会把计数器中的值跟CCR中的值进行比较，比如我们设置了模式等相关参数后，当计数器的值比CCR中的值小的时候输出通道引脚输出高电平，当计数器计数到CCR后再往上计数，这个值大于CCR中的值，输出电平。到ARR-1后又从0开始往上计数，又比CCR小，所以又输出高电平，这样一直循环就产生了一个PWM波。

   所以STM32定时器产生PWM波，它的周期是由ARR决定的，占空比由CCR来决定。

二。PWM DAC硬件连接

1. 需要设计一个滤波器，这里设计的二阶滤波，计算出滤波器的截止频率。

2. 我们用PA8，也就是定时器PA8（定时器一的通道1）产生PWM，最好PWM通过低通滤波转换成为一个直流信号。

PA8经过滤波器连到PDC ,我们把PDC和ADC连到一起。

这样可以通过DAC输出信号，然后通过ADC进行测量。

三。 代码讲解

1. timer.c

//TIM1 CH1 PWM输出设置 

//PWM输出初始化

//arr：自动重装值

//psc：时钟预分频数

void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)

{  

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); //使能定时器1TIMx外设

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能GPIOA外设时钟使能

  //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM1 CH1的PWM脉冲波形

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //TIM1_CH1

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //设置PA8为复用功能输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIO

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载周期值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值 不分频

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式

TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //CH1 PWM2模式

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //OC1 低电平有效 

TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据指定的参数初始化外设TIMx，初始化输出比较通道1

TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1 预装载使能

TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //MOE 主输出使能,高级定时器必须开启这个 

TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  //使能TIMx

} 

2，main.c

//设置输出电压

//vol:0~330,代表0~3.3V

void PWM_DAC_Set(u16 vol)

{

float temp=vol;

temp/=100;

temp=temp*256/3.3;

TIM_SetCompare1(TIM1,temp);

}

 int main(void)

 {  

u16 adcx;

float temp;

  u8 t=0;  

u16 pwmval=0;

u8 key;

delay_init();     //延时函数初始化  

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级

uart_init(115200); //串口初始化为115200

KEY_Init();  //KEY初始化

  LED_Init();     //LED端口初始化

usmart_dev.init(72); //初始化USMART

LCD_Init(); //LCD初始化

  Adc_Init();   //ADC初始化

TIM1_PWM_Init(255,0); //TIM1 PWM初始化, Fpwm=72M/256=281.25Khz.ARR= 255，所以分辨率是8位

  TIM_SetCompare1(TIM1,100);//初始值为0，设置比较器CCR的值，达到设置PWM占空比的目的

  POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 

LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32");

LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"PWM DAC TEST");

LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2015/1/15");

LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"WK_UP:+  KEY1:-");

//显示提示信息      

POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色

LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"PWM VAL:");      

LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"DAC VOL:0.000V");      

LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"ADC VOL:0.000V");

TIM_SetCompare1(TIM1,pwmval);//初始值          

while(1)

{

t++;

key=KEY_Scan(0);  

if(key==WKUP_PRES)

{  

if(pwmval<250)pwmval+=10;

TIM_SetCompare1(TIM1,pwmval); //输出

}else if(key==KEY1_PRES)

{

if(pwmval>10)pwmval-=10;

else pwmval=0;

TIM_SetCompare1(TIM1,pwmval); //输出

}  

if(t==10||key==KEY1_PRES||key==WKUP_PRES) //WKUP/KEY1按下了,或者定时时间到了

{  

adcx=TIM_GetCapture1(TIM1);  //读回设置的CCR的值

LCD_ShowxNum(124,150,adcx,4,16,0);     //显示DAC寄存器值

temp=(float)adcx*(3.3/256); //得到DAC电压值

adcx=temp;

  LCD_ShowxNum(124,170,temp,1,16,0);     //显示电压值整数部分

  temp-=adcx;

temp*=1000;

LCD_ShowxNum(140,170,temp,3,16,0x80); //显示电压值的小数部分

  adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,20);   //得到ADC转换值，用ADC去测量通道1的值 

temp=(float)adcx*(3.3/4096); //得到ADC电压值

adcx=temp;

  LCD_ShowxNum(124,190,temp,1,16,0);     //显示电压值整数部分

  temp-=adcx;

temp*=1000;

LCD_ShowxNum(140,190,temp,3,16,0x80); //显示电压值的小数部分

t=0;

LED0=!LED0;   

}    

delay_ms(10);

}

 }

这里V2版和V3版有所不同，V2版用的是定时器4的通道1输出PWM，所以程序不同。