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如何利用DMA产生正弦波?

DAC的主要特点是什么?
DAC由什么组成?

如何利用DMA产生正弦波?

回帖(1)

许超丽

2022-2-28 14:10:25

  • VREF 能不能大于VDDA
  • 允许同步更新是什么意思
  • 输出缓存原理和具体影响


DAC简介


主要特点:


+ 2个DAC转换器,支持两路输出
+ 8位或者12位数字输入,12位需要设置数据对齐方向(左对齐或右对齐)
+ 允许同步更新
+ 生成噪声或者三角波
+ 双DAC同时或者分别转换
+ 每个通道有DMA功能
+ 外部触发转换
+ 输入参考电压

简单介绍:


DAC整体框图




[tr]名称符号注释[/tr]
模拟电源,输入VDDA模拟电源正极
模拟电源地,输入VSSA模拟电源地
正参考电压,输入VREF+正参考电压:2.4V - VDDA(3.3V)
模拟电压输出,输出DAC_OUTXX通道模拟输出
外部中断线9EXTI_9外部中断触发
定时器中断TIMX_TRGO定时器中断触发
软件触发SWTRGX通过软件置1
数据保持寄存器DHRX存储转换数据
数据输出寄存器DORXDHRX 自动或者触发后传入该寄存器
控制寄存器DAC_CRX控制DAC转换状态,TSEL等均属于本寄存器

DAC数据格式


Stm32 支持8位和12位转换

DAC输出电压=VREF*(DOR/2m) m为8,12

触发方式


触发方式有定时器触发、外部事件触发和软件触发

其中软件触发和无触发时,数据从DHR->DOR仅需1个APB时钟,其他方式均需3个APB时钟

软件触发会自动清零,只需关心何时置‘1’

噪声




三角波




设置WAVEx[1:0]位为’10’选择DAC的三角波生成功能。设置DAC_CR寄存器的MAMPx[3:0]位来选择三角波的幅度。内部的三角波计数器每次触发事件之后3个APB1时钟周期后累加1。计数器的值与DAC_DHRx寄存器的数值相加并丢弃溢出位后写入DAC_DORx寄存器。在传入DAC_DORx寄存器的数值小于MAMP[3:0]位定义的最大幅度时,三角波计数器逐步累加。一旦达到设置的最大幅度,则计数器开始递减,达到0后再开始累加,周而复始。 将WAVEx[1:0]位置’0’可以复位三角波的生成。

可知:频率需要MAMP、TIM共同改变。


直接输出


直接输出需要配置I/O口,参考手册要求配置成模拟输入

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//旦使能DACx通道,相应的GPIO引脚就会自动与DAC的模拟输出相连,为了避免寄生的干扰和额外的功耗,引脚PA4/PA5在之前应当设置成“模拟输入”
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
配置DAC_CRX寄存器,详细函数内容

DAC_InitTypeDef DAC_InitStruct;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC,ENABLE);
DAC_InitStruct.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None;
DAC_InitStruct.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;
DAC_InitStruct.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;//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,不稳定不使用      
DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;
DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_InitStruct);
DAC_Cmd(DAC_Channek_1,&DAC_InitType);
此时已经配置完毕,调用如下命令设置电压

DAC_SetChannel1DAta(DAC_Align_12b_R,0);
定时器触发


修改DAC_CRX寄存器配置中 DAC_Trigger

DAC_InitStruct.DAC_Trigger=DAC_Trigger_T6_TRGO;
配置定时器TIM6的寄存器,具体内容见[TIM介绍]

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;               
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 10 -1;               
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72;               
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM6,&TIM_TimeBaseInitStruct);         
TIM_SelectOutputTrigger(TIM6,TIM_TRGOSource_Update);
定时器触发的含义是,当[定时器]更新事件的时候,会将DHR寄存器的内容传递到DOR,然后转换输出,主要配合控制其他功能,如下面的波形输出

外部事件触发


修改DAC_CRX寄存器配置中 DAC_Trigger

DAC_InitStruct.DAC_Trigger=DAC_Trigger_T6_TRGO;
配置GPIO

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
配置EXTI寄存器,具体内容见[EXTI]

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line9;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Event;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
软件触发


修改DAC_CRX寄存器配置中 DAC_Trigger

DAC_InitStruct.DAC_Trigger=DAC_Trigger_Software;
配置完成后,调用如下函数

DAC_SoftwareTriggerCmd(DAC_Channel_1,ENABLE);
该情况下



  • 从DHR到DOR只需一个APB时钟
  • 必须保证已通过其他方式设置过DHR寄存器,如DMA或SetChannel1Data


三角波


配置DAC_CRX寄存器

DAC_InitStruct.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Triangle;
DAC_InitStruct.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T6_TRGO;
DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_TriangleAmplitude_4095;
配置TIM6即可,也可以通过外部中断或者软件触发

可知:



  • 通过设置DAC_SetChannel1DAta(DAC_Align_12b_R,DHR)可设置基值
  • 通过设置DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_TriangleAmplitude_4095可设置最大幅值
  • 通过设置TIM和TriangleAmplitude共同改变频率


噪声


配置DAC_CRX寄存器

DAC_InitStruct.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Noise;
DAC_InitStruct.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T6_TRGO;
DAC_InitStruct.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0;
通过设置LFSRUnmask可以屏蔽部分数据

DMA产生正弦波


#include "sign.h"
u16 SineWave_Value[256];

/********正弦波输出表***********/
//cycle :波形表的位数 (0~256)
//Um        :输出电压的峰值(0~1.5)
/*******************************/
void SineWave_Data( u16 cycle ,u16 *D,float Um)
{
    u16 i;
    for( i=0;i
    {
        D=(u16)((Um*sin(( 1.0*i/(cycle-1))*2*PI)+Um)*4095/3.3);
    }
}


/****************初始化引脚******************/
void SineWave_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //开时钟
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       //推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //输出速率
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_4 ; //选择引脚
    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4)  ;   //拉高输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);      //初始化
}

/******************DAC初始化ˉ*************************/
void SineWave_DAC_Config( void)
{
    DAC_InitTypeDef            DAC_InitStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);//开DAC时钟

  /**************DAC结构初始化*******************/
    DAC_StructInit(&DAC_InitStructure);   
    DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;//不产生波形
    DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable; //不使能输出缓存
    DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T2_TRGO;//DAC触发为定时器2触发
    DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);//初始化
    DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);    //使能DAC的通道1
    DAC_DMACmd(DAC_Channel_1, ENABLE); //使能DAC通道1的DMA  
}

/*********定时器初始化************/
void SineWave_TIM_Config(u32 Wave1_Fre)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef    TIM_TimeBaseStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开时钟
    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;     //不预分频
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0; //不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = Wave1_Fre;//设置输出频率
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);//设置TIME输出触发为更新模式
}

/*********DMA配置***********/
void SineWave_DMA_Config(void)
{                  
    DMA_InitTypeDef            DMA_InitStructure;
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE);//开启DMA2时钟

    DMA_StructInit( &DMA_InitStructure);        //DMA结构体初始化
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;//从寄存器读数据
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 256;//寄存器大小
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不递增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址递增
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//宽度为半字
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//宽度为半字
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;//优先级非常高
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//关闭内存到内存模式
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//循环发送模式

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DAC_DHR12R1;//外设地址为DAC通道1的地址
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)SineWave_Value;//波形数据表内存地址
        DMA_Init(DMA2_Channel3, &DMA_InitStructure);//初始化
        DMA_Cmd(DMA2_Channel3, ENABLE); //使能DMA通道3      

}

/**********正弦波初始化**********************/
//Wave1_Fre:    频率值(0~60 000)Hz
//Um             :  电压峰值(0.0~1.5)V
/*******************************************/

void SineWave_Init(u16 Wave1_Fre,float Um)
{
    u32 f1;
    f1=(u32)(72000000/sizeof(SineWave_Value)*2/Wave1_Fre);
    SineWave_Data(256,SineWave_Value,Um);     
    SineWave_GPIO_Config();            
    SineWave_TIM_Config(f1);            
    SineWave_DAC_Config();              
    SineWave_DMA_Config();              
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);            
}
双通道函数配置


以上内容随意组合,只需注意初始化各个寄存器

库函数及寄存器


在这里主要列出寄存器和库函数的对应关系,方便经常使用库函数的人查阅手册。

控制寄存器DAC_CR


[tr]寄存器位(x=1,2)库函数[/tr]
DMAENXDAC_DMACmd()
MAMPXDAC_InitTypeDef.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude
WAVEXDAC_InitTypeDef.DAC_wave_generation
TESLX TENXDAC_InitTypeDef.DAC_Trigger
BOFFXDAC_InitTypeDef.DAC_OutputBuffer
ENXDAC_Cmd()

软件触发寄存器DAC_SWTRIGR


[tr]寄存器位(x=1,2)库函数[/tr]
SWTRIGXDAC_SoftwareTriggerCmd()

数据保持寄存器DAC_DHR


[tr]寄存器位(x=1,2)库函数[/tr]
putBuffer
ENXDAC_Cmd()

软件触发寄存器DAC_SWTRIGR


[tr]寄存器位(x=1,2)库函数[/tr]
SWTRIGXDAC_SoftwareTriggerCmd()

数据保持寄存器DAC_DHR


[tr]寄存器位(x=1,2)库函数[/tr]
DACCXDHDAC_SetDAC_SetChannelX Data()
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