• 前言
• 一、STM32 帶 DAC 的系列
• 二、DAC 基礎(chǔ)簡(jiǎn)介
  • 2.1 DAC輸出引腳
  • 2.2 引腳配置
  • 2.3 DAC輸出電壓計(jì)算方法
• 三、CubeMX DAC配置
  • 3.1 觸發(fā)源 software trigger 與 None 的區(qū)別
• 四、 測(cè)試
  • 4.1 基礎(chǔ)測(cè)試
  • 4.2 波形輸出

一、STM32 帶 DAC 的系列

目前博主產(chǎn)品使用的芯片為 STM32L051C8 系列，本來(lái)還想著直接CubeMX 設(shè)置一下，直接測(cè)試，才發(fā)現(xiàn)這個(gè)片片根本沒(méi)有 DAC = =！ 好吧，尷尬，后來(lái)查了下 L 系列確實(shí)都沒(méi)有 DAC。

STM32L0：

STM32L0 系列都沒(méi)有 DAC。（ST產(chǎn)品線一直在完善，也可能是我自己不知道有，有錯(cuò)誤請(qǐng)指出?。?/p>

那么想著就用 STM32F103 系列把，然后又查了下資料，48pin 的STM32F103C系列 也沒(méi)有 DAC ，自己最常用的兩款芯片都沒(méi)有，網(wǎng)上也沒(méi)有直接說(shuō)哪些有哪些沒(méi)有的，只能去找 ST 的資料看看，果然在某份文檔中找到了。

STM32F103：

STM32F103 系列帶有 DAC 的型號(hào)如下圖列表所示（從 STM32F103RC 起往上都有DAC）：

那這么看到，如果使用STM32F系列，那么至少也得從64pin 的 STM32F103RC 開始使用了。

至于 STM32F1 系列的其他型號(hào)，比如 F100、F101、F102、F105/7 等系列，因?yàn)椴怀Ｓ?，我也沒(méi)有特意去查找。

考慮到想找一個(gè)與 STM32F103 Pin to Pin 的，我又去找了另外一個(gè)常用的系列，STM32L1系列 ，居然發(fā)現(xiàn)了 STM32L151C8 居然也有 DAC， 這倒是可以用用。

STM32L1：

STM32L1 系列都帶有 DAC ： STM32L151xxxx 、STM32L152xxxx 。

STM32F4：

更高端的 F4 系列芯片，想想都知道，全系列帶有 DAC ，就是貴啊。

STM32F4 系列都帶有 DAC 。

這里再多余的補(bǔ)充一下，為什么我找芯片都是從最低端的型號(hào)開始，而且找到合適的基本不會(huì)再往功能更強(qiáng)的去找了：

因?yàn)閷?shí)際產(chǎn)品！ 做產(chǎn)品不可能和學(xué)習(xí)一樣，大家學(xué)習(xí)買的開發(fā)板，都是上百個(gè)腳，一步到位，基本都是系列旗艦芯片了，功能越強(qiáng)越好，性能越強(qiáng)越好。但是作為實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，需要考慮成本的，沒(méi)有一家公司會(huì)在滿足性能的低成本芯片的情況下，去找一個(gè)所謂更好，更強(qiáng)的芯片！

二、DAC 基礎(chǔ)簡(jiǎn)介

DAC把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，在單片機(jī)上 ，給指定的寄存器一個(gè)數(shù)字量，模塊就會(huì)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出，理解和使用起來(lái)都是很簡(jiǎn)單的，如果想知道基本的理論，說(shuō)明大家可以網(wǎng)上搜索一下一大堆，這里我們直接用起來(lái)沒(méi)必要介紹那些 “沒(méi)用” 理論。

對(duì)于 STM32 而言，我們使用起來(lái)也是非常簡(jiǎn)單，只需要記住下面幾個(gè)點(diǎn)，基本上就沒(méi)問(wèn)題了：

2.1 DAC輸出引腳

STM32 常用系列的 DAC 輸出通道都是固定的：

DAC_OUT1 ： PA4

DAC_OUT2 ： PA5

2.2 引腳配置

在 IO 配置的時(shí)候?yàn)榱吮苊忸~外的干擾， PA4 和 PA5 建議配置為模擬功能。

如果使用 CubeMX 軟件，選擇了 DAC 輸出，系統(tǒng)自動(dòng)會(huì)選擇成 Analog mode，使能 DAC 通道之后，相應(yīng)的 GPIO 引腳會(huì)自動(dòng)與 DAC 的模擬輸出相連。

2.3 DAC輸出電壓計(jì)算方法

12位模式下面：

DAC輸出電壓 = （DOR/2^12） * Vref+

上面 DOR 是寄存器，最終會(huì)拿到我們寫入的數(shù)字量的寄存器

關(guān)于到底用 4096 還是 4095 ，其實(shí)平時(shí)用起來(lái)差不多，ST 的手冊(cè)上面為 4095，那么建議4095 嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)吧，這里大家知道就行

一般來(lái)說(shuō)，我們 Vref+ 可以連接至 VCC ，比如說(shuō)3.3V , 那就是 DAC輸出電壓 = （寫入的數(shù)字量 / 4095） * 3.3

那么同樣的，8位模式下面的計(jì)算方法：

DAC輸出電壓 = （寫入的數(shù)字量 / 255） * 3.3

三、CubeMX DAC配置

那么接下來(lái)我們來(lái)簡(jiǎn)單測(cè)試一下 DAC 的效果，這里我們使用 STM32CubeMX 軟件進(jìn)行配置。

DAC 的配置是相對(duì)很簡(jiǎn)單的，如下圖：

選擇兩個(gè)輸出通道，其中 External Trigger 選項(xiàng)為是否選擇 外部中斷EXTI9 觸發(fā)，如下圖：

我們測(cè)試的時(shí)候使用軟件觸發(fā)，不使用外部中斷，所以這里不選擇。

DAC 的基本設(shè)置，很簡(jiǎn)單，對(duì)于博主使用的 STM32L151 來(lái)說(shuō)就只有2個(gè)選項(xiàng)：

關(guān)于輸出緩存：

DAC選擇了輸出緩存，可以用來(lái)減少輸出阻抗，無(wú)需外部運(yùn)放即可直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。但是輸出的電壓沒(méi)法低于20mv。

不使能輸出緩存，DAC可以輸出低于20mv的信號(hào)。

對(duì)于其他型號(hào)的 DAC ，可能還會(huì)有下面兩個(gè)選項(xiàng)：

Wave generation mode ：

波形生成模式：可選 三角波發(fā)生器 ( Triangle wave generation ) 和 噪聲波形 ( noise wave generation )

Maximum Triangle Amplitude ：

最大三角波幅： 0-4095 對(duì)應(yīng) 0V~3.3V

3.1 觸發(fā)源 software trigger 與 None 的區(qū)別

這里要額外說(shuō)明一下，最后一個(gè)選項(xiàng) software trigger （軟件觸發(fā)） 與 選擇 None （沒(méi)有觸發(fā)源）的區(qū)別。

這兩種觸發(fā)源很多小伙伴在使用的時(shí)候會(huì)搞糊涂，實(shí)際上這兩者是完全不同的，先用文字簡(jiǎn)單解釋一下（簡(jiǎn)單使用 HAL 庫(kù)，不了解寄存器沒(méi)關(guān)系，這里只是為了說(shuō)明區(qū)別，）：

選擇 None （沒(méi)有觸發(fā)源）：

只在向 DAC 數(shù)據(jù)寄存器 DHR 寫入數(shù)據(jù)之后，DAC 轉(zhuǎn)化模塊自動(dòng)轉(zhuǎn)換一次。

選擇 software trigger （軟件觸發(fā)）：

向軟件觸發(fā)寄存器 SWTRIGR 中寫入命令時(shí)觸發(fā)轉(zhuǎn)換，將 DOR 寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 但是在這個(gè)之間需要向 DAC 數(shù)據(jù)寄存器 DHR 寫入數(shù)據(jù)， 再進(jìn)行軟件觸發(fā)操作。

可以說(shuō)，software trigger （軟件觸發(fā)）就比 None （沒(méi)有觸發(fā)源） 多一個(gè)步驟，首先都要寫 DHR 寄存器寫入數(shù)據(jù)，寫完后 None 自動(dòng)轉(zhuǎn)換，但是 software trigger 需要多一步軟件觸發(fā)操作。

在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中，使用步驟區(qū)別：

如果模式為 DAC_Trigger_None ：

直接使用 DAC_SetChannelxData() 設(shè)置輸出電壓，就可以設(shè)定輸出電壓的大小

如果模式為軟件觸發(fā)：

每次在使用 DAC_SetChannelxData() 設(shè)置或者修改輸出電壓后， 還需要調(diào)用 DAC_SoftwareTriggerCmd()，使能軟件觸發(fā)。

在 HAL 庫(kù)中，沒(méi)有單獨(dú)的軟件觸發(fā)的代碼，因?yàn)?HAL_DAC_Start() 函數(shù)中包含了軟觸發(fā)轉(zhuǎn)換的代碼。

所以在 HAL 庫(kù)中，建議的使用方法步驟為：

初始化完成后，先使用 HAL_DAC_SetValue(); ，然后再使用 HAL_DAC_Start();，這樣的先后順序不管是使用上面的那種方式，都能夠正常輸出電壓值。

明白了 軟件觸發(fā) 以后，在平時(shí)使用中需要謹(jǐn)慎使用，因?yàn)槊恳淮涡薷妮敵鲭妷汉?，都必須產(chǎn)生一次觸發(fā)信號(hào)來(lái)使得 DAC 觸發(fā) 。

四、 測(cè)試

接下來(lái)簡(jiǎn)單測(cè)試一下 STM32 的DAC。

4.1 基礎(chǔ)測(cè)試

基礎(chǔ)測(cè)試就是非常簡(jiǎn)單，使用 STM32CubMX 生成代碼后，直接加上兩句話就可以使得 DAC 有輸出了，比如下圖示例：

上面設(shè)置 value 為 2048 ，根據(jù)上面的 0-4095 對(duì)應(yīng) 0V~3.3V，可知，我們的電壓值為 1.6V 左右。

然后直接測(cè)量 通道2（PA5） 的電壓，如下：

4.2 波形輸出

上文我們說(shuō)過(guò)，對(duì)于我目前使用的 STM32L151 不支持波形輸出，其他型號(hào)的可能可以直接設(shè)置，那么我們自己來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)一個(gè)波形輸出，也是比較簡(jiǎn)單的：

while (1)
  {
    for (mydac_value = 4095; mydac_value > 0; mydac_value--)
    {
      HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_2,DAC_ALIGN_12B_R,mydac_value);
      HAL_Delay(1);
    }
    for (mydac_value = 0; mydac_value < 4095; mydac_value++)
    {
      HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_2,DAC_ALIGN_12B_R,mydac_value);
      HAL_Delay(1);
    }
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

直接上一下波形圖：

上面的圖形，有個(gè)小小的疑問(wèn)，按理來(lái)說(shuō)，從 0 ~ 3.3V 需要的時(shí)間 4095 ms ，4s 多，但是實(shí)際上花的時(shí)間比這多得多（5s 一個(gè)格子快2個(gè)格子了），難道這里是單片機(jī)處理 DAC 的值所需要的花費(fèi)的時(shí)間 ？ 這個(gè)問(wèn)題如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的小伙伴還望告知！謝謝！
本文從應(yīng)用的角度介紹了 STM32 系列 DAC 的基本使用，小小的總結(jié)了一下一些常用的帶 DAC 的系列型號(hào)。

沒(méi)有過(guò)多的那些枯燥的寄存器什么的理論，雖然 DAC 的使用確實(shí)比較簡(jiǎn)單，但是還是有些細(xì)節(jié)問(wèn)題文章也給到了說(shuō)明，只希望大家能夠簡(jiǎn)單快速的把 DAC 使用起來(lái)。

好了，本文就到這里，謝謝大家！