STM32Cube_HAL库笔记（五）-DAC

HAL
4k 词

本系列主要讲解STM32CubeHAL的使用，详细的安装部署教程请见【STM32】STM32 CubeMx使用教程一–安装教程-CSDN博客

DAC

DAC原理

Digital-to-Analog Converter的缩写，数模转换器，简称DAC，是指将离散的数字信号转换为连续变量的模拟信号的器件。

DAC 有两个用途：输出波形和输出固定电压

DAC工作框图

在这里插入图片描述

这里我们把它分为三部分讲解：

“触发方式 “ “控制逻辑” “数模转换器”

触发方式

第一部分，触发方式，是指DAC转换可以由某外部事件触发（定时器计数器、外部中断线）。配置控制位TSELx[2:0]可以选择8个触发事件之一触发DAC转换，任意一种触发源都可以触发DAC转换。

具体的外部触发可看下图：

在这里插入图片描述
六个是定时器触发：TIM2，TIM4，TIM5，TIM6，TIM7和TIM8。剩下两个分别是：EXTI线路9(PC9)和软件触发

每次DAC接口侦测到来自选中的定时器TRGO输出，或者外部中断线9的上升沿，近存放在寄 存器DAC_DHRx中的数据会被传送到寄存器DAC_DORx中。在3个APB1时钟周期后，寄存器 DAC_DORx更新为新值。

如果选择软件触发，一旦SWTRIG位置’1’，转换即开始。在数据从DAC_DHRx寄存器传送到 DAC_DORx寄存器后，SWTRIG位由硬件自动清’0’

控制逻辑

此部分决定了DAC的波形控制，输出方式，DMA传输，等等，

我们来具体讲解下，
从框图可以看出，DAC受DORx寄存器直接控制的，但是
数据并不是直接传入DORx的，需要先传入DHRx 之后在间接地传给DORx寄存器 不能直接往DORx寄存器写入数据

  • 如果没有选择硬件触发（TENx=0），在一个APB1周期后传入DORx，
  • 如果选择硬件触发（TENx=1），则在3个APB1周期后传入DORx

一旦数据从DAC_DHRx寄存器装入DAC_DORx寄存器，在经过时间Tsetting（大约3us） 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

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上图的DMAENx TENx MAMOx[3:0],WAVENx[1:0]位 都是由DAC_CR寄存器控制的

DMAENx 控制DAC通道1/2 的DMA使能

**MAMP2[3:0]：**DAC通道2屏蔽/幅值选择器 位 **27:24** 由软件设置这些位，
用来在噪声生成模式下选择屏蔽位，在**三角波生成模式下选择波形的幅值**。

WAVE2[1:0]：DAC通道2噪声/三角波生成使能

位23:22

决定是否产生波形，和产生什么波形。
00：关闭波形发生器；
10：使能噪声波形发生器；
1x：使能三角波发生器。

TENx：DAC通道x触发使能，用来使能/关闭DAC通道x的触发。

0：关闭DAC通道x触发，写入DAC_DHRx寄存器的数据在1个APB1时钟周期后传入 DAC_DORx寄存器；
1：使能DAC通道x触发，写入DAC_DHRx寄存器的数据在3个APB1时钟周期后传入 DAC_DORx寄存器。
注意：如果选择软件触发，写入寄存器DAC_DHRx的数据只需要1个APB1时钟周期就可以传入 寄存器DAC_DORx。

数模转换器

在这里插入图片描述

VDDA和VSSA为DAC模块模拟部分的供电。
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）

从左边的参考电压Vref+ —->数模转换器 —->模拟信号输出引脚

在这里插入图片描述

注意：DAC的引脚应该设置成模拟输入(AIN)模式

DAC输出电压：

数字输入经过DAC被线性地转换为模拟电压输出

其范围为 0~VREF+

DAC输出 = VREF x (DOR/4095)

特殊功能：
噪声波形生成，三角波形生成，外部触发转换，双DAC同时或者分别转换；每个通道都有DMA功能；

参考电压：2.4V~ 3.3V

DAC的主要特征

  • 2个DAC转换器：
  • 每个转换器对应1个输出通道；
  • 8位或者12位单调输出；
  • 12位模式下数据左对齐或者右对齐；
  • 同步更新功能；
  • 噪声波形生成；
  • 三角波形生成；
  • 双DAC通道同时或者分别转换；
  • 外部触发转换；
  • 输入参考电压VREF+。

DAC原理总括

数字/模拟转换模块(DAC)是12位数字输入，电压输出的数字/模拟转换器。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+ 以获得更精确的转换结果。

工程创建

1设置RCC时钟

设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源

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2时钟源设置
在这里插入图片描述

  • 1选择外部时钟HSE 12MHz
  • 2PLL锁相环倍频72倍
  • 3系统时钟来源选择为PLL
  • 4设置APB1分频器为 /2

3DAC设置

image-20251114175147927

1.OUT1 和 OUT2对应两个输出通道

2.External Trigger 外部中断EXTI9 触发

就是使用外部中断来触发ADC

3.Tigger 选择DAC的触发方式 上方都有讲解

Output Buffer 使能DAC输出缓存

DAC集成了2个输出缓存，可以用来减少输出阻抗，无需外部运放即可直接驱动外部负载。每个 DAC通道输出缓存可以通过设置DAC_CR寄存器的BOFFx位来使能或者关闭

例程

DAC库函数

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/* IO operation functions *****************************************************/
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);     //开启DAC输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);   //关闭DAC输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t* pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment); //需要函数中不断开启   //开启DAC的DMA输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel); //关闭DAC的DMA输出
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data);  //设置DAC输出值
uint32_t HAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);  //获取DAC输出值


DAC输出电压：

在main()主函数中设置DAC输出的数据为12位右对齐，DAC输出为2048，并使能DAC1输出通道

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 /* USER CODE BEGIN 2 */
 HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 2048);

HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);
 /* USER CODE END 2 */


DAC输出 = VREF x (DOR/4095)

  • HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 2048);

功能：设置DAC的输出值
参数一： DAC结构体名
参数二： 设置DAC通道
参数三： 设置DAC对齐方式
参数四： 设置输出电压值 12位最大位4095

  • HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);

功能：开启DAC输出
参数一： DAC结构体名
参数二： DAC通道

DAC输出三角波

打开STM32cubeMX的DAC工程文件重新配置

image-20251114180203780

使能DAC输出通道2。

DAC外部触发(Trigger) ：定时器2触发，

波形生成模式(Wave generation mode) ：三角波发生器(Triangle wave generation).

可以选择三角波形，和噪声波形(noise wave generation)

最大三角波幅(Maximum Triangle Amplitude) ：4095，

设三角波幅值为3.3V，即4095

DAC12位数据存储，最大为4095

0-4095 对应 0V~3.3V

打开Timers，使能定时器2

在这里插入图片描述

这里讲下三角波的频率

在这里插入图片描述
简单的说，首先设置一个DAC最大幅值， 之后设置定时器溢出时间，在每次定时器发生溢出等事件之后，定时器会发送触发信号TRGO到DAC，这是内部的三角波计数器就会累加1 然后于DAC_DHRx寄存器的值相加，写到DAC_DORx计数器中，如果该值小于设定的最大幅值，就会正常输出，当大于最大幅值时就会递减，减到0之后又开始累加，周而复始，就形成了三角波

在这里插入图片描述
三角波频率：

设三角波幅值为3.3V，即4095，所以一个周期计数器计数4096*2=8192次，则三角波频率为“定时器频率/8192”

代码实现：

在main函数中添加以下两行代码，即可输出三角波

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/* USER CODE BEGIN 2 */
 HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
 HAL_DAC_Start(&hdac, DAC_CHANNEL_2);
 /* USER CODE END 2 */

分别为开启定时器TIM2 和开启DAC,波形产生

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