1.DAC數模轉換

DAC（digital to analog converter）即數模轉換器，它可以將數字信號轉換為模擬信號，它的功能與ADC相反。在常見的數字信號系統中，大部分傳感器信號被轉化成電壓信號，而ADC把電壓模擬信號轉換成易于計算機存儲、處理的數字編碼，由計算機處理完成后，再由DAC輸出電壓模擬信號來驅動某些執行器件，使人類易于感知。如音頻信號的采集和還原就是這樣的一個過程

STM32F1的DAC模塊是12位數字輸入，電壓輸出型的DAC。可以配置為8位或12位模式，也可以與DMA控制器配合使用，DAC工作在12位模式下時，數據可以設置為左對齊或右對齊。DAC模塊有2個輸出通道，每個通道都有單獨的轉換器。在雙DAC模式下，2個通道可以獨立地進行轉換，也可以同時進行轉換并同步地更新2個通道的輸出。DAC可以通過引腳輸入參考電壓VREF+以獲得更精確的轉換結果。DAC結構框圖如下示：

• VDDA和VSSA是DAC模塊的供電引腳，VREF+是DAC模塊的參考電壓，DAC_OUTx是DAC的輸出通道；當參考電壓為VREF+時，DAC的輸出電壓是線性的（0~ VREF+），12位模式下DAC輸出電壓計算公式如下：
  ** DACx 輸出電壓 = VREF+ * ( DORx / 4095 )**

• DAC輸出是受DORx 寄存器直接控制的，但是不能直接往DORx 寄存器寫入數據，而是要通過DHRx間接的傳給DORx 寄存器，實現對DAC輸出的控制。如果未選擇硬件觸發，1個APB1時鐘周期后，DHRx中存儲的數據將自動轉移到DORx 寄存器；如果選擇硬件觸發，將在3個APB1時鐘周期后進行轉移

• 當DORx加載了DHRx內容時，模擬輸出電壓將在一端時間tSETTING后可用，具體取決于電源電壓和模擬輸出負載，可以從數據手冊查到tSETTING的典型值為3us，最大值為4us，因此DAC的轉換速度最快是250K左右
  

• DAC可通過外部事件（定時器、外部中斷線）觸發轉換，外部觸發源列表如下示
  

2.硬件設計

本實驗通過D1指示燈來提示系統運行狀態，K_UP用來增加DAC輸入值，K_DOWN用來減少DAC輸入值，輸入值的改變將控制DAC_OUT1的電壓輸出，通過USART1將輸出的電壓值打印出來

* 指示燈D1

* USART1串口

* DAC_OUT1(PA4)

* K_UP和K_DOWN按鍵

3.軟件設計

3.1 STM32CubeMX設置
?? RCC設置外接HSE，時鐘設置為72M
?? PC0設置為GPIO推挽輸出模式、上拉、高速、默認輸出電平為高電平
?? USART1選擇為異步通訊方式，波特率設置為115200Bits/s，傳輸數據長度為8Bit，無奇偶校驗，1位停止位
?? PA0設置為GPIO輸入模式、下拉模式；PE3設置為GPIO輸入模式、上拉模式
?? 激活DAC_OUT1，關閉輸出緩沖，不使用觸發功能

??輸入工程名，選擇路徑（不要有中文），選擇MDK-ARM V5；勾選Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；點擊GENERATE CODE，生成工程代碼

3.2 MDK-ARM軟件編程

?? 在dac.c文件中可以看到DAC初始化相關函數

void MX_DAC_Init(void){

  DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

  /** DAC Initialization */

  hdac.Instance = DAC;

  if (HAL_DAC_Init(&hdac) != HAL_OK){

    Error_Handler();

  }

  /** DAC channel OUT1 config */

  sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; //不使用觸發功能

  sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE; //輸出緩沖關閉

  if (HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac, &sConfig, DAC_CHANNEL_1) != HAL_OK){

    Error_Handler();

  }

}

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle){

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  if(dacHandle->Instance==DAC)  {

  /* DAC clock enable */

  __HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE(); //使能DAC時鐘

  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;

  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;    //模擬

  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  }

}

?? 添加按鍵驅動文件key.c 和相關頭文件key.h，參考按鍵輸入例程

?? 在main.c文件下編寫DAC測試代碼

int main(void){

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  uint16_t dac_val; //讀取的DAC值

  float dac_vol; //轉換后的電壓值

  uint8_t t = 0;

  uint16_t dac_setval = 0; //DAC設置值

  uint8_t key;

  /* USER CODE END 1 */

  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  MX_DAC_Init();

  MX_USART1_UART_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1); //開啟DAC通道1

  HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,0);//置初始值為0

  /* USER CODE END 2 */

  while (1){

    t++;

    key = KEY_Scan(0);

    if(key == KEY_UP_PRES){

      if(dac_setval < 4000)

      dac_setval += 200;

      HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,dac_setval);

    }

    else if(key == KEY_DOWN_PRES){

      if(dac_setval > 200)

dac_setval -= 200;

      else

dac_setval = 0;

      HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,dac_setval);

    }

    /按鍵按下了或定時時間到

    if(t == 10 || key == KEY_UP_PRES || key == KEY_DOWN_PRES){ /

      dac_val = HAL_DAC_GetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1);

      printf("DAC_OUT1 DAC value: %drn",dac_val);

      dac_vol = dac_val * (3.3/4096);

      printf("DAC_OUT1 VOL value: %.2fVrn",dac_vol);

      printf("rn");

      t = 0;

    }

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);

    HAL_Delay(100);

  }

}

4.下載驗證

圖片

編譯無誤后下載到開發板，可用看到D1指示燈不斷閃爍，同時打印出DAC通道1的DAC值和電壓值，當按下K_UP按鍵輸出電壓增大，按下K_DOWN按鍵輸出電壓減小