STM32 HAL库F103系列之DAC实验（二）

DAC输出正弦波实验

实验简要

1，功能描述

        通过DAC1通道1(PA4)输出正弦波，然后通过DS100示波器查看波形

2，使用定时器7 TRGO事件触发转换

        TEN1位置1、TSEL1[2:0]=010 

3，关闭输出缓冲

        BOFF1位置1

4，使用DMA模式

        DMAEN1位置1

5，使用12位右对齐模式

        将数字量写入DAC_DHR12R1寄存器

配置步骤

1，初始化DMA 

        HAL_DMA_Init()

2，将DMA和ADC句柄联系起来

        __HAL_LINKDMA()

3，初始化DAC

        HAL_DAC_Init()

4，DAC MSP初始化

        HAL_DAC_MspInit()     配置NVIC、CLOCK、GPIO等

5，配置DAC相应通道相关参数

      HAL_DAC_ConfigChannel()  

6，启动DAM传输

        HAL_DMA_Start()

7，配置定时器溢出频率并启动

        HAL_TIM_Base_Init()、 HAL_TIM_Base_Start()

8，配置定时器触发DAC转换

        HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization()

9，停止/启动DAC转换、DMA传输

        HAL_DAC_Stop_DMA()、 HAL_DAC_Start_DMA()

正弦波序列

源码

dac.c

#include "./BSP/DAC/dac.h"
 
 
DMA_HandleTypeDef g_dma_dac_handle;
DAC_HandleTypeDef g_dac_dma_handle;
 
extern uint16_t g_dac_sin_buf[4096];            /* 发送数据缓冲区 */
 
/* DAC DMA输出波形初始化函数 */
void dac_dma_wave_init(void)
{
    DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf;
    
   __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
    
    g_dma_dac_handle.Instance = DMA2_Channel3;
    g_dma_dac_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    g_dma_dac_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    g_dma_dac_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    g_dma_dac_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
    g_dma_dac_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
    g_dma_dac_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
    g_dma_dac_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    HAL_DMA_Init(&g_dma_dac_handle);
    
    __HAL_LINKDMA(&g_dac_dma_handle, DMA_Handle1, g_dma_dac_handle);
    
    g_dac_dma_handle.Instance = DAC;
    HAL_DAC_Init(&g_dac_dma_handle);
    
    dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_T7_TRGO;
    dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;
    HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_dma_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);
    
    HAL_DMA_Start(&g_dma_dac_handle, (uint32_t)g_dac_sin_buf, (uint32_t)&DAC1->DHR12R1, 0);
}
 
/* DAC MSP初始化函数 */
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef *hdac)
{
    if (hdac->Instance == DAC)
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
        
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();
 
        gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4;
        gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
    }
}
 
/**
 * @brief       DAC DMA使能波形输出
 *   @note      TIM7的输入时钟频率(f)来自APB1, f = 36M * 2 = 72Mhz.
 *              DAC触发频率 ftrgo = f / ((psc + 1) * (arr + 1))
 *              波形频率 = ftrgo / ndtr; 
 *
 * @param       ndtr        : DMA通道单次传输数据量
 * @param       arr         : TIM7的自动重装载值
 * @param       psc         : TIM7的分频系数
 * @retval      无
 */
void dac_dma_wave_enable(uint16_t cndtr, uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_HandleTypeDef tim7_handle = {0};
    TIM_MasterConfigTypeDef tim_mater_config = {0};
    
    __HAL_RCC_TIM7_CLK_ENABLE();
    
    tim7_handle.Instance = TIM7;
    tim7_handle.Init.Prescaler = psc;
    tim7_handle.Init.Period = arr;
    HAL_TIM_Base_Init(&tim7_handle);
 
    tim_mater_config.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
    tim_mater_config.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&tim7_handle, &tim_mater_config);
 
    HAL_TIM_Base_Start(&tim7_handle);
 
    HAL_DAC_Stop_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1);
    HAL_DAC_Start_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)g_dac_sin_buf, cndtr, DAC_ALIGN_12B_R);
}

dac.h

#ifndef __DAC_H
#define __DAC_H
 
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
 
 
void dac_dma_wave_init(void);
void dac_dma_wave_enable(uint16_t cndtr, uint16_t arr, uint16_t psc);
 
#endif
 
 
 

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"
#include "./BSP/DAC/dac.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "math.h"
 
 
uint16_t g_dac_sin_buf[4096];            /* 发送数据缓冲区 */
 
/**
 * @brief       产生正弦波序列函数
 *   @note      需保证: maxval > samples/2
 * @param       maxval : 最大值(0 < maxval < 2048)
 * @param       samples: 采样点的个数
 * @retval      无
 */
void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples)
{
    uint8_t i;
    float outdata = 0;                     /* 存放计算后的数字量 */
    float inc = (2 * 3.1415962) / samples; /* 计算相邻两个点的x轴间隔 */
 
    if(maxval <= (samples / 2))return ;	   /* 数据不合法 */
 
    for (i = 0; i < samples; i++)
    {
        /* 
         * 正弦波函数解析式：y = Asin(ωx + φ）+ b
         * 计算每个点的y值，将峰值放大maxval倍，并将曲线向上偏移maxval到正数区域
         * 注意：DAC无法输出负电压，所以需要将曲线向上偏移一个峰值的量，让整个曲线都落在正数区域
         */
        outdata = maxval * sin(inc * i) + maxval;
        if (outdata > 4095)
            outdata = 4095; /* 上限限定 */
        //printf("%f\r\n",outdata);
        g_dac_sin_buf[i] = outdata;
    }
}
 
int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
    
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);                     /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                 /* 串口初始化为115200 */
    led_init();                         /* 初始化LED */
    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    key_init();                         /* 初始化按键 */
 
    dac_dma_wave_init();
    
    lcd_show_string(30,  50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30,  70, 200, 16, 16, "DAC DMA Sine WAVE TEST", RED);
    lcd_show_string(30,  90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:3Khz  KEY1:30Khz", RED);
    
    dac_creat_sin_buf(2048, 100);
    dac_dma_wave_enable(100, 10 - 1, 72 - 1);  /* 100Khz触发频率, 100个点, 得到1Khz的正弦波 */
    
    while (1)
    {
        t++;
        key = key_scan(0);                                  /* 按键扫描 */
 
        if (key == KEY0_PRES)                               /* 高采样率 */
        {
            dac_creat_sin_buf(2048, 100);
            dac_dma_wave_enable(100, 10 - 1, 24 - 1);       /* 300Khz触发频率, 100个点, 得到最高3KHz的正弦波. */
        }
        else if (key == KEY1_PRES)                          /* 低采样率 */
        {
            dac_creat_sin_buf(2048, 10);
            dac_dma_wave_enable(10, 10 - 1, 24 - 1);        /* 300Khz触发频率, 10个点, 可以得到最高30KHz的正弦波. */
        }
 
        if (t == 40)        /* 定时时间到了 */
        {
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
            t = 0;
        }
 
        delay_ms(5);
    }
}

PWM DAC实验

定时器输出PWM原理

PWM DAC 分辨率

实验功能

通过定时器1通道1(PA8)输出PWM，经过二阶RC滤波器，输出预设电压，

然后由ADC1通道1 (PA1) 采集，最后显示ADC转换的数字量及换算后的电压值。

源码

pwmdac.c

#include "./BSP/PWMDAC/pwmdac.h"
 
 
TIM_HandleTypeDef g_timx_pwm_chy_handle;
 
/* PWM DAC初始化 */
void pwmdac_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_OC_InitTypeDef timx_oc_pwm_chy = {0};
    
    g_timx_pwm_chy_handle.Instance = TIM1;
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Prescaler = psc;
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.Period = arr;
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    g_timx_pwm_chy_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_pwm_chy_handle);
    
    timx_oc_pwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    timx_oc_pwm_chy.Pulse = 0;
    timx_oc_pwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_pwm_chy_handle, &timx_oc_pwm_chy, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_pwm_chy_handle, TIM_CHANNEL_1);
}
 
/* TIM MSP初始化函数 */
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM1)
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
 
        gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_8;
        gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;            /* 推挽复用 */
        gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                /* 上拉 */
        gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;      /* 高速 */
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
    }
}
 
/* 设置PWM DAC输出电压 */
void pwmdac_set_voltage(uint16_t vol)
{
    //输出电压为0-3.3v 用0-3300表示0-3.3
    float temp = vol;
    temp /= 1000;              //temp 表达的是f(t)的值（也就是电压）
    temp = temp * 256 / 3.3;  //temp 计算得到的结果是n（CCRx的值）
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&g_timx_pwm_chy_handle, TIM_CHANNEL_1, temp);
}

pwmdac.h

#ifndef __PWMDAC_H
#define __PWMDAC_H
 
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
 
 
void pwmdac_init(uint16_t arr, uint16_t psc);
void pwmdac_set_voltage(uint16_t vol);
 
#endif
 
 

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"
#include "./BSP/PWMDAC/pwmdac.h"
 
 
int main(void)
{
    uint16_t adcx;
    float temp;
    
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);                     /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                 /* 串口初始化为115200 */
    led_init();                         /* 初始化LED */
    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    adc_init();                         /* 初始化ADC */
    pwmdac_init(256 - 1, 0);
    
    pwmdac_set_voltage(2800);
    
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "ADC TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "ADC1_CH1_VOL:0.000V", BLUE); /* 先在固定位置显示小数点 */
 
    while (1)
    {
        adcx = adc_get_result();
 
        temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);              /* 获取计算后的带小数的实际电压值，比如3.1111 */
        adcx = temp;                                    /* 赋值整数部分给adcx变量，因为adcx为u16整形 */
        lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 1, 16, 0, BLUE);  /* 显示电压值的整数部分，3.1111的话，这里就是显示3 */
 
        temp -= adcx;                                   /* 把已经显示的整数部分去掉，留下小数部分，比如3.1111-3=0.1111 */
        temp *= 1000;                                   /* 小数部分乘以1000，例如：0.1111就转换为111.1，相当于保留三位小数。 */
        lcd_show_xnum(150, 110, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/* 显示小数部分（前面转换为了整形显示），这里显示的就是111. */
 
        LED0_TOGGLE();
        delay_ms(100);
    }
}