STM32
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王萍

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STM32 DAC是如何实现输出2khz正弦波和歌曲音频片段波形的

STM32 DAC是什么?

STM32 DAC是如何实现输出2khz正弦波和歌曲音频片段波形的?

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侯屏早

2021-11-15 14:51:36
  一、STM32 DAC简介
  数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即A/D转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
  STM32具有片上 DAC外设,它的分辨率可配置为 8位或 12位的数字输入信号,具有两个 DAC输出通道,这两个通道互不影响,每个通道都可以使用 DMA 功能,都具有出错检测能力,可外部触发。
  DAC通道模块框图如下
  
  专用定时器
  除了通过软件和外部触发器触发 DAC 转换之外,还可以通过不同的定时器触发 DAC 转换。 TIM6 和 TIM7 是两个基本定时器,主要用于 DAC 触发。 每当 DAC 接口在所选的定时器触发输出 (TIMx_TRGO)上检测到上升沿时,DAC_DHRx 寄 存器中存储的最后一个数据即会转移到 DAC_DORx 寄存器中。
  二、输出周期为2khz的正弦波
  准备数字模式的正弦波形
  正弦波的采样举例:
  
  采样间隔为 (2*PI)/ ns (采样数)。
  sin(x) 的结果值在 -1 到 1 之间,经过必要的重新校准后,可以生成 0 和 0xFFF 之间(对应电压范围为 0 V 到 3.3 V)的正向正弦波。
  
  经过线性转换后,数字输入会转换为 0 到 VREF+ 之间的输出电压。
  各 DAC 通道引脚的模拟输出电压通过以下公式确定:
  
  注: 对于右对齐的 12 位分辨率:DAC_MaxDigitalValue = 0xFFF
  对于右对齐 8 位分辨率:DAC_MaxDigitalValue = 0xFF
  因此,可通过以下公式得到模拟正弦波形 ySineAnalog
  
  编写matlab脚本得到正弦波表
  n = 2*pi/1800 : 2*pi/1800 : 2*pi %分成1800等份
  a = sin(n)+1; %求取sin函数值并向上平移一个单位,消除负数值
  a = a * 3.3/2; %调整幅值,使范围限制为0~3.3
  r = a* (2.^12) /3.3 %求取dac数值,12位dac LSB = 3.3/2.^12
  r = uint16(r); %把double型数据转化成16位整型数据
  for i = 1:1800
  if r(i) 》 4095 %限制数据最大不超过4095
  r(i) = 4095
  end
  end
  plot(n,r,‘。’) %把这些点画出来
  复制得到的输出
  
  替换工程中的波形数据
  实验所用工程模板参考自野火资料——DAC输出正弦波
  在bsp_dac.c文件中,将数据进行替换
  
  烧录程序连接示波器,得到如下波形
  三、截取音频片段转换为C文件进行输出
  准备Audition软件,这里给出下载(pojieban)链接
  截取片段
  打开一首你喜欢的歌曲
  选取你最喜欢的片段(不要太长,两秒不能再多)
  
  保存时采样类型设置为8000hz,16位,保存为.wav格式
  
  通过WavToC工具,将wav音频文件转为c语言代码程序
  
  替换波形文件
  这里波形文件太大还是会报错,再适当经行删减,注意前面的点数要与之相对应。但是也不能删太多,不然最后的波形很短一个。
  
  编译并烧录
  四、总结
  随着嵌入式系统的学习持续深入,接触到了越来越多的技术,也越来越接近硬件层面。我也渐渐感受到,即使是在小小的单片机上可以做的事情也有很多,嵌入式技术不是在我之前的影响中那样只是编个程序点亮几个灯,在C语言之外还有很多之前没有接触的技术,但是这些技术都能编程进行控制,这大概也是嵌入式的学习思路。
  经过这一年的嵌入式学习,我也只能说是入门,期待下学期的学习,继续努力吧。
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