《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第三十七章 DAC输出实验

正点原子运营

第三十七章 DAC输出实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

本章介绍使用STM32F103的DAC输出指定的电压值。通过本章的学习。读者将学习到DAC的使用。

本章分为如下几个小节：

37.1 硬件设计

37.2 程序设计

37.3 下载验证

37.1 硬件设计

37.1.1 例程功能

1. LCD上不断刷新显示PA4引脚输出电压的数字量、模拟量和PA1引脚输入电压的模拟量

2. 按下WKUP按键可以加大PA4引脚输出的电压，按下KEY0按键可以减小PA4引脚输出的电压

3. LED0闪烁，提示程序正在运行

37.1.2 硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

2. 正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块

3. 按键

       WKUP - PA0

       KEY0 - PE4

4. ADC2

       Channel1 - PA1

5. DAC

       Channel1 - PA4

37.1.3 原理图

本章实验使用的DAC为STM32F103的片上资源，因此没有对应的连接原理图。

37.2 程序设计

37.2.1 HAL库的DAC驱动

本章实验主要使用DAC的Channel1（PA4引脚）输出指定的电压值（0V~3.3V），其具体的步骤如下：

①：初始化DAC

②：配置DAC通道

③：开启DAC转换

④：设置DAC输出值

在HAL库中对应的驱动函数如下：

①：初始化DAC

该函数用于初始化DAC的相关参数，其函数原型如下所示：

1. HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef *hdac);

复制代码

该函数的形参描述，如下表所示：

表37.2.1.1 函数HAL_DAC_Init()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表37.2.1.2 函数HAL_DAC_Init()返回值描述

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include "stm32f1xx_hal.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.    DAC_HandleTypeDef dac_handle = {0};
   
5.    
   
6.     /* 初始化DAC */
   
7.    dac_handle.Instance = DAC;
   
8.    HAL_DAC_Init(&dac_handle);
   
9. }

复制代码

②：配置DAC通道

该函数用于配置DAC通道，其函数原型如下所示：

1. HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(   DAC_HandleTypeDef *hdac,
   
2.                                              DAC_ChannelConfTypeDef*sConfig,
   
3.                                              uint32_t Channel);

复制代码

该函数的形参描述，如下表所示：

表37.2.1.3 函数HAL_DAC_ConfigChannel()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表37.2.1.4 函数HAL_DAC_ConfigChannel()返回值描述

该函数使用DAC_ChannelConfTypeDef类型结构体指针传入了DAC通道的配置参数，该结构体的定义如下所示：

1. typedef struct
   
2. {
   
3.     uint32_t DAC_Trigger;       /* 外部触发源 */
   
4.     uint32_t DAC_OutputBuffer;  /* 输出缓冲 */
   
5. }DAC_ChannelConfTypeDef;

复制代码

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include "stm32f1xx_hal.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.    DAC_ChannelConfTypeDef config = {0};
   
5.    
   
6.     /* 配置DAC通道 */
   
7.    config.DAC_Trigger =DAC_TRIGGER_SOFTWARE;
   
8.    config.DAC_OutputBuffer=DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;
   
9.    HAL_DAC_ConfigChannel(&dac_handle, &config);
   
10. }

复制代码

③：开启DAC转换

该函数用于开启DAC转换，其函数原型如下所示：

1. HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);

复制代码

该函数的形参描述，如下表所示：

表37.2.1.5 函数HAL_DAC_Start()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表37.2.1.6 函数HAL_DAC_Start()返回值描述

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include"stm32f1xx_hal.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     /* 开启DAC转换 */
   
5.     HAL_DAC_Start(&dac_handle, DAC_CHANNEL_1);
   
6. }

复制代码

④：设置DAC输出值

该函数用于设置DAC输出值，其函数原型如下所示：

1. HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(    DAC_HandleTypeDef *hdac,
   
2.                                          uint32_t Channel,
   
3.                                          uint32_t Alignment,
   
4.                                          uint32_t Data);

复制代码

该函数的形参描述，如下表所示：

表37.2.1.7 函数HAL_DAC_SetValue()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表37.2.1.8 函数HAL_DAC_SetValue()返回值描述

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include "stm32f1xx_hal.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     /* 设置DAC输出值 */
   
5.     HAL_DAC_SetValue(&dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 1000);
   
6. }

复制代码

37.2.2DAC驱动

本章实验的DAC驱动主要负责向应用层提供DAC的初始化和配置其输出指定电压的函数。本章实验中，DAC的驱动代码包括dac.c和dac.h两个文件。

DAC驱动中，DAC的初始化函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   初始化DAC
   
3. *@param   无
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. void dac_init(void)
   
7. {
   
8.     /* 配置DAC */
   
9.    g_dac_handle.Instance = DAC_DACX;
   
10.    HAL_DAC_Init(&g_dac_handle);
    
11.    HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_DACX_CHY);
    
12. }
    
13. /**
    
14. *@brief   HAL库DAC初始化MSP函数
    
15. *@param   hdac: DAC句柄
    
16. *@retval  无
    
17. */
    
18. voidHAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef*hdac)
    
19. {
    
20.    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
    
21.    DAC_ChannelConfTypeDef dac_channel_conf_struct = {0};
    
22.    
    
23.     if (hdac->Instance == DAC_DACX)
    
24.     {
    
25.          DAC_DACX_CLK_ENABLE();
    
26.          DAC_DACX_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();
    
27.          
    
28.          /* 配置DAC输出引脚 */
    
29.          gpio_init_struct.Pin = DAC_DACX_CHY_GPIO_PIN;
    
30.          gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    
31.          gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
32.          gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
33.          HAL_GPIO_Init(DAC_DACX_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
34.          
    
35.          /* 配置DAC通道 */
    
36.          dac_channel_conf_struct.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE;
    
37.          dac_channel_conf_struct.DAC_OutputBuffer =DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;
    
38.          HAL_DAC_ConfigChannel( &g_dac_handle,
    
39.                                  &dac_channel_conf_struct,
    
40.                                  DAC_DACX_CHY);
    
41.     }
    
42. }

复制代码

从上面的代码中可以看出，DAC的初始化函数会初始化DAC、配置DAC通道并开启DAC转换。

DAC驱动中，配置DAC通道输出指定电压的函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   设置DAC输出电压
   
3. *@param   voltage: DAC输出电压（扩大1000倍）
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. voiddac_set_voltage(uint16_t voltage)
   
7. {
   
8.     uint16_t value;
   
9.    
   
10.    value = (voltage * 4095) / 3300;
    
11.    value &= 0xFFF;
    
12.    HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_DACX_CHY, DAC_ALIGN_12B_R, value);
    
13. }

复制代码

该函数将输入的电压模拟量转换为DAC输出的数字量后，将该值写入指定DAC通道的数据保持寄存器。

37.2.3 实验应用代码

本章实验的应用代码，如下所示：

1. extern DAC_HandleTypeDef g_dac_handle;
   
2. int main(void)
   
3. {
   
4.     uint8_t t = 0;
   
5.     uint8_t key;
   
6.     uint16_t dac_value;
   
7.     uint16_t dac_voltage = 100;
   
8.     uint16_t adc_value;
   
9.     uint16_t adc_voltage;
   
10.    
    
11.    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    
12.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 配置时钟，72MHz */
    
13.    delay_init(72);                     /* 初始化延时 */
    
14.    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    
15.    led_init();                         /* 初始化LED */
    
16.    key_init();                         /* 初始化按键 */
    
17.    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    
18.    adc_init();                         /* 初始化ADC */
    
19.    dac_init();                         /* 初始化DAC */
    
20.    
    
21.    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    
22.    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DACTEST", RED);
    
23.    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
24.    
    
25.    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "WK_UP:+KEY0:-", RED);
    
26.    
    
27.    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC_CH1VAL:", BLUE);
    
28.    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC_CH1_VOL:0.000V", BLUE);
    
29.    lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "ADC2_CH1_VOL:0.000V", BLUE);
    
30.    
    
31.     /* 设置DAC输出电压 */
    
32.    dac_set_voltage(dac_voltage);
    
33.    
    
34.     while (1)
    
35.     {
    
36.          key = key_scan(0);
    
37.          if (key == WKUP_PRES)
    
38.          {
    
39.              /* 加大DAC输出 */
    
40.              if (dac_voltage < 3300)
    
41.              {
    
42.                  dac_voltage += 100;
    
43.                  dac_set_voltage(dac_voltage);
    
44.              }
    
45.          }
    
46.          else if (key == KEY0_PRES)
    
47.          {
    
48.              /* 减小DAC输出 */
    
49.              if (dac_voltage > 100)
    
50.              {
    
51.                  dac_voltage -= 100;
    
52.                  dac_set_voltage(dac_voltage);
    
53.              }
    
54.          }
    
55.          
    
56.          if (++t == 20)
    
57.          {
    
58.              t = 0;
    
59.             
    
60.              /* 显示DAC输出数字量 */
    
61.              dac_value = HAL_DAC_GetValue(&g_dac_handle, DAC_DACX_CHY);
    
62.              lcd_show_xnum(126, 130, dac_value, 4, 16, 0, BLUE);
    
63.             
    
64.              /* 显示DAC输出模拟量 */
    
65.              lcd_show_xnum(126, 150, dac_voltage / 1000, 1, 16, 0, BLUE);
    
66.              lcd_show_xnum(142, 150, dac_voltage % 1000, 3, 16, 0x80, BLUE);
    
67.             
    
68.              /* 显示ADC采集模拟量 */
    
69.              adc_value = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 10);
    
70.              adc_voltage = (adc_value * 3300) / 4095;
    
71.              lcd_show_xnum(134, 170, adc_voltage / 1000, 1, 16, 0, BLUE);
    
72.              lcd_show_xnum(150, 170, adc_voltage % 1000, 3, 16, 0x80, BLUE);
    
73.             
    
74.              LED0_TOGGLE();
    
75.          }
    
76.          
    
77.          delay_ms(10);
    
78.     }
    
79. }

复制代码

可以看到，应用代码中不仅初始化了DAC的Channel1（PA4引脚）同时还使能了ADC2的Channel1（PA1引脚）用于采集DAC Channel1的输出电压。在完成初始化后，便不断地扫描按键并将DAC输出电压的模拟量和数字量以及ADC采集到电压的模拟量在LCD上进行显示，此时若扫描到KEY0按键，则减少DAC输出电压的数字量，若扫描到WKUP按键，则增加DAC输出电压的数字量。

37.3 下载验证

在完成编译和烧录操作后，可以看到LCD上实时刷新显示着DAC输出电压的模拟量和数字量以及ADC采集到电压的模拟量，此时可以将PA4引脚（DAC Channel1输出引脚）和PA4引脚（ADC Channel1采集引脚）通过杜邦线相连，在按下KEY0或WKUP按键来调整DAC通道1的输出电压，可以看到LCD上显示的DAC输出电压的模拟量和数字量以及ADC采集到电压的模拟量也随之变化，并且ADC采集到电压的模拟量也十分接近DAC输出电压的模拟量。