2019年02月12日 | 【stm32f407】DAC实验

描述

STM32F4的DAC模块(数字/模拟转换模块)是12位数字输入，电压输出型的DAC。DAC可以配置为8位或12位模式，也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，每个通道都有单独的转换器。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+（通ADC共用）以获得更精确的转换结果。

STM32F4的DAC模块主要特点有：

① 2个DAC转换器：每个转换器对应1个输出通道

② 8位或者12位单调输出

③ 12位模式下数据左对齐或者右对齐

④ 同步更新功能

⑤ 噪声波形生成

⑥ 三角波形生成

⑦ 双DAC通道同时或者分别转换

⑧ 每个通道都有DMA功能

单个DAC通道的框图如图所示：

图中VDDA和VSSA为DAC模块模拟部分的供电，而Vref+则是DAC模块的参考电压。DAC_OUTx就是DAC的输出通道了（对应PA4或者PA5引脚）。

从图可以看出，DAC输出是受DORx寄存器直接控制的，但是我们不能直接往DORx寄存器写入数据，而是通过DHRx间接的传给DORx寄存器，实现对DAC输出的控制。前面我们提到，STM32F4的DAC支持8/12位模式，8位模式的时候是固定的右对齐的，而12位模式又可以设置左对齐/右对齐。单DAC通道x，总共有3种情况：

①  8位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际存入DHRx[11:4]位 ）。

②  12位数据左对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Lx[15:4]位（实际存入DHRx[11:0]

位 ）。

③  12位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Rx[11:0]位（实际存入DHRx[11:0]

位 ）。

我们本章使用的就是单DAC通道1，采用12位右对齐格式，所以采用第③种情况。

如果没有选中硬件触发(寄存器DAC_CR1的TENx位置’0’)，存入寄存器DAC_DHRx的数据会在一个APB1时钟周期后自动传至寄存器DAC_DORx。如果选中硬件触发(寄存器DAC_CR1的TENx位置’1’)，数据传输在触发发生以后3个APB1时钟周期后完成。 一旦数据从DAC_DHRx寄存器装入DAC_DORx寄存器，在经过时间 tsetting之后，输出即有效，这段时间的长短依电源电压和模拟输出负载的不同会有所变化。我们可以从STM32F407ZGT6的数据手册查到 的典型值为3us，最大是6us。所以DAC的转换速度最快是333K左右。本章我们将不使用硬件触发（TEN=0），其转换的时间框图如图所示

当DAC的参考电压为Vref+的时候，DAC的输出电压是线性的从0~Vref+，12位模式下DAC输出电压与Vref+以及DORx的计算公式如下：

DACx输出电压=Vref*（DORx/4095）

接下来，我们介绍一下要实现DAC的通道1输出，需要用到的一些寄存器。首先是DAC控制寄存器DAC_CR，该寄存器的各位描述如图所示：

DAC_CR的低16位用于控制通道1，而高16位用于控制通道2，我们这里仅列出比较重要的最低8位的详细描述，如图所示：

首先，我们来看DAC通道1使能位(EN1)，该位用来控制DAC通道1使能的，本章我们就是用的DAC通道1，所以该位设置为1。

再看关闭DAC通道1输出缓存控制位（BOFF1），这里STM32F4的DAC输出缓存做的有些不好，如果使能的话，虽然输出能力强一点，但是输出没法到0，这是个很严重的问题。所以本章我们不使用输出缓存。即设置该位为1。

DAC通道1触发使能位（TEN1），该位用来控制是否使用触发，里我们不使用触发，所以设置该位为0。

DAC通道1触发选择位（TSEL1[2:0]），这里我们没用到外部触发，所以设置这几个位为0就行了。

DAC通道1噪声/三角波生成使能位（WAVE1[1:0]），这里我们同样没用到波形发生器，故也设置为0即可。

DAC通道1屏蔽/复制选择器（MAMP[3:0]），这些位仅在使用了波形发生器的时候有用，本章没有用到波形发生器，故设置为0就可以了。

最后是DAC通道1 DMA使能位（DMAEN1），本章我们没有用到DMA功能，故还是设置为0。

通道2的情况和通道1一模一样，这里就不不细说了。在DAC_CR设置好之后，DAC就可以正常工作了，我们仅需要再设置DAC的数据保持寄存器的值，就可以在DAC输出通道得到你想要的电压了（对应IO口设置为模拟输入）。本章，我们用的是DAC通道1的12位右对齐数据保持寄存器：DAC_DHR12R1，该寄存器各位描述如图所示：

该寄存器用来设置DAC输出，通过写入12位数据到该寄存器，就可以在DAC输出通道1（PA4）得到我们所要的结果。

二．编程步骤

这里我们用到的库函数以及相关定义分布在文件stm32f4xx_dac.c以及头文件stm32f4xx_dac.h中

1）开启PA口时钟，设置PA4为模拟输入。

STM32F407ZGT6的DAC通道1是接在PA4上的，所以，我们先要使能GPIOA的时钟，然后设置PA4为模拟输入。

这里需要特别说明一下，虽然DAC引脚设置为输入，但是STM32F4内部会连接在DAC模拟输出上,这在我们引脚复用映射章节有讲解。

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA时钟

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AN;//模拟输入

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd =GPIO_PuPd_DOWN;//下拉

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

对于DAC通道与引脚对应关系，这在STM32F4的数据手册引脚表上有列出，如下图：

2）使能DAC1时钟。同其他外设一样，要想使用，必须先开启相应的时钟。STM32F4的DAC模块时钟是由APB1提供的，所以我们先要在通过调用函数RCC_APB1PeriphClockCmd来使能DAC1时钟。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC,ENABLE);//使能DAC时钟

3）初始化DAC,设置DAC的工作模式。

该部分设置全部通过DAC_CR设置实现，包括：DAC通道1使能、DAC通道1输出缓存关闭、不使用触发、不使用波形发生器等设置。这里DAC初始化是通过函数DAC_Init完成的：

void DAC_Init(uint32_t DAC_Channel,DAC_InitTypeDef* DAC_InitStruct);

跟前面一样，首先我们来看看参数设置结构体类型DAC_InitTypeDef的定义：

typedef struct

{

uint32_t DAC_Trigger;

uint32_t DAC_WaveGeneration;

uint32_t DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude;

uint32_t DAC_OutputBuffer; 

}DAC_InitTypeDef;

这个结构体的定义还是比较简单的，只有四个成员变量，下面我们一一讲解。

第一个参数DAC_Trigger用来设置是否使用触发功能，前面已经讲解过这个的含义，这里

我们不是用触发功能，所以值为DAC_Trigger_None。

第二个参数DAC_WaveGeneratio用来设置是否使用波形发生，这里我们前面同样讲解过不

使用。所以值为DAC_WaveGeneration_None。

第三个参数DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude用来设置屏蔽/幅值选择器，这个变量只

在使用波形发生器的时候才有用，这里我们设置为0即可，值为DAC_LFSRUnmask_Bit0。

第四个参数DAC_OutputBuffer是用来设置输出缓存控制位，前面讲解过，我们不使用输出

缓存，所以值为DAC_OutputBuffer_Disable。到此四个参数设置完毕。看看我们的实例代码：

DAC_InitTypeDef DAC_InitType;

DAC_InitType.DAC_Trigger=DAC_Trigger_None;  //不使用触发功能 TEN1=0

DAC_InitType.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None;//不使用波形发生

DAC_InitType.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;

DAC_InitType.DAC_OutputBuffer=DAC_OutputBuffer_Disable;  //DAC1输出缓存关闭

DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_InitType);   //初始化DAC通道1

4）使能DAC转换通道

初始化DAC之后，理所当然要使能DAC转换通道，库函数方法是：DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE); //使能DAC通道1

5）设置DAC的输出值。

通过前面4个步骤的设置，DAC就可以开始工作了，我们使用12位右对齐数据格式，所以我们通过设置DHR12R1，就可以在DAC输出引脚（PA4）得到不同的电压值了。设置DHR12R1的库函数是：

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0);//12位右对齐数据格式设置DAC值

第一个参数设置对齐方式，可以为12位右对齐DAC_Align_12b_R，12位左对齐DAC_Align_12b_L以及8位右对齐DAC_Align_8b_R方式。

第二个参数就是DAC的输入值了，这个很好理解，初始化设置为0。

这里，还可以读出DAC对应通道最后一次转换的数值，函数是：

DAC_GetDataOutputValue(DAC_Channel_1);

三．源码实验

此为设置好PA4，一点点增加值，输出到PA4,然后量PA4的波形

Dac.h

#ifndef_DAC_H_H_H

#define_DAC_H_H_H

#include"stm32f4xx_gpio.h"

#include"stm32f4xx_rcc.h"

#include"stm32f4xx_dac.h"

voidDac1_Init(void);                 //DAC通道1初始化              

voidDac1_Set_Vol(u16 vol);    //设置通道1输出电压

#endif

Dac.c

#include"dac.h"

//DAC通道1输出初始化

voidDac1_Init(void)

{  

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  DAC_InitTypeDef DAC_InitType;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA时钟

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC,ENABLE);//使能DAC时钟

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AN;//模拟输入

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd =GPIO_PuPd_DOWN;//下拉

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

  DAC_InitType.DAC_Trigger=DAC_Trigger_None;       //不使用触发功能 TEN1=0

 DAC_InitType.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None;//不使用波形发生

 DAC_InitType.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;//屏蔽、幅值设置

  DAC_InitType.DAC_OutputBuffer=DAC_OutputBuffer_Disable;       //DAC1输出缓存关闭BOFF1=1

  DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_InitType);       //初始化DAC通道1

  DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);  //使能DAC通道1

  DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0);  //12位右对齐数据格式设置DAC值

}

//设置通道1输出电压

//vol:0~3300,代表0~3.3V

voidDac1_Set_Vol(u16 vol)

{

  double temp=vol;

  temp/=1000;

  temp=temp*4096/3.3;

 DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,temp);//12位右对齐数据格式设置DAC值

}

Main.c

#include"led.h"

#include"key.h"

#include"delay.h"

#include"uart.h"

#include"exit.h"

#include"iwdog.h"

#include"pwm.h"

voidUser_Delay(__IO uint32_t nCount)

{

  while(nCount--)

  {

  }

}

staticint count = 0;

intmain(void)

{

  u16 adcx;

  u16 dacval1 = 0;

  float temp;

 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

   My_USART2_Init();

   delay_init(168);

   printf("main test start\n");

   Adc_Init();

   Dac1_Init();

   EXTIX_Init();

   while(1)

   {

     dacval1 += 100;

      if(dacval1 >= 4000)

      {

        dacval1 = 0;

      }

      DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,dacval1);

     adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_5,20);

     temp=(float)adcx*(3.3/4096);

     printf("adc value:(%d)\n",adcx);

     delay_ms(1);

   }

}

执行结果如下图：