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| V1.0 | 2020-11-19 | gingko | 初次建立 |
===== STM32CubeMX教程十一——DAC输出直流电压实验 =====
1.在主界面选择File-->New Project或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_1.png |}}
2.出现芯片型号选择，搜索自己芯片的型号，双击型号，或者点击Start Project进入配置在搜索栏的下面，提供的各种查找方式，可以选择芯片内核，型号等等，可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为：STM32F429IGHx。
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_2.png |}}
3.配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_3.png |}}
4.配置调试引脚
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_4.png |}}
5.将LED对应的3个引脚(PH14,PI3,PI4)设置为GPIO_Output
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_5.png |}}
6.引脚模式配置
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_6.png |}}
7.配置DAC引脚
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_7.png |}}
8.时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_8.png |}}
9.工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置,我们只用到有限几个,其他的默认即可。IDE我们使用的是 MDK V5.27。
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_9.png |}}
10.点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_10.png |}}
* **Copy all used libraries into the project folder**
* **将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中**
* 优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
* 缺点：体积大，编译时间很长
* **Copy only the necessary library files**
* **只复制所需要的.C和.H（推荐）**
* 优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
* 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
* **Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file**
* **不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C和.H**
* 优点：体积小，比较节约硬盘空间
* 缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径自行选择方式即可
11.然后点击GENERATE CODE 创建工程
{{ :icore3l:icore3l_cube_11_11.png |}}
创建成功，打开工程。
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===== 实验十一：DAC实验——输出直流电压 =====
==== 一、实验目的与意义 ====
- 了解STM32 DAC结构
- 了解STM32 DAC特征
- 掌握DAC的使用方法
- 掌握STM32 HAL库中DAC属性的配置方法
- 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法
==== 二、实验设备及平台 ====
* iCore3L 双核心板
* JLINK（或相同功能）仿真器
* Micro USB线缆
* Keil MDK 开发平台
* STM32CubeMX开发平台
* 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机
==== 三、实验原理 ====
**DAC简介**
*DAC: STM32F4的DAC模块(数字/模拟转换模块)是12位数字输入，电压输出型的DAC。DAC可以配置为8位或12位模式，也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，每个通道都有单独的转换器。在双DAC模式下，2个通道可以独立地进行转换，也可以同时进行转换并同步地更新2个通道的输出。DAC可以通过引脚输入参考电压Vref+（通ADC共用）以获得更精确的转换结果。
**DAC参数指标**
* 转换时间：描述D/A转换器转换快慢的一个参数,用于表明转换时间或转换速度。快速D/A转换器的转换时间可控制在1us以下。
* 分辨率：指单片机输入给D/A转换器的单位数字量的变化所引起的模拟量输出的变化。DAC的分辨率为输出满刻度值与2n之比,称为分辨率。n为D/A转换器的位数。例如,12位的D/A转换器,若满量程输出为2.5V,根据分辨率定义,则分辨率为:2.5V/4096=0.610 mV,即输入的二进制数最低位的变化可引起输出的模拟电压变化0.610 mV。
* D/A线性度：线性度是指输入数字量变化时,DAC输出的模拟量按比例关系变化的程度。实际D/A转换器输出偏离理想输出的最大偏差称为线性误差。
* D/A转换精度：D/A转换精度用来表示D/A转换器实际输出电压与理论输出电压的偏差，通常以满输出电压的百分数给出。
**DAC的分类**
1 电阻型
*电阻型ADC与一个电阻网络，通过控制开关的通断，来控制进入运放同向输入端的的电流，电流在R1的作用下转换为电压。从而将根据输出的数字量的值转换为相应的模拟量的值。启动位：一个低电平。
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_11_1.png |}}
2 电容型
*电容型DAC，通过控制开关的通断，来控制接入电路的电容的值，电容值不同，运算放大器同向输入端的电荷量不同，在电容C0的作用下，电荷量转换为电压值输出。
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_11_2.png |}}
3 电流型
*电流型通过控制开关的通断来控制进入运放同向输入端的的电流，电流在R的作用下转换为电压。从而将根据输出的数字量的值转换为相应的模拟量的值。
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_11_3.png |}}
4 STM32F4 DAC主要特点介绍
* 2个DAC转换器：每个转换器对应1个输出通道
* 8位或者12位单调输出
* 12位模式下数据左对齐或者右对齐
* 同步更新功能
* 噪声波形生成
* 三角波形生成
* 双DAC通道同时或者分别转换
* 每个通道都有DMA功能
* 本试验使用的芯片STM32F429IGHx， DAC工作在12位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。当DAC的参考电压为Vref+时，DAC的输出电压是线性的,从0~Vref+变化。iCore3L中两路DAC参考电压为2.5V。本实验中，我们使用DAC1通道一输出2.0V电压，引脚位为PA4 。
| 选用DAC通道 | 对应引脚 |
| DAC1_OUT | PA4 |
==== 四、实验程序 ====
=== 1.主函数 ===
* 初始化之后，使用HAL_DAC_Start函数开启通道1；调用set_voltage函数设置想要输出的电压值。
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_DAC_Init();
LED_GREEN_ON; //点亮绿灯
HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1); //开启DAC通道1
dac1.set_voltage (2.0); //输出2.0电压
while (1)
{
}
}
===2. DAC结构体定义 ===
DAC_HandleTypeDef hdac;
* DAC的名称定义，这个结构体中存放了DAC所有用到的功能，后面的别名就是我们所用的DAC的别名
typedef struct __DAC_HandleTypeDef
{
DAC_TypeDef *Instance; //DAC寄存器基地址
__IO HAL_DAC_StateTypeDef State; //传输状态
HAL_LockTypeDef Lock; //锁定对象
DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle1; //DAC1的DMA句柄参数
DMA_HandleTypeDef *DMA_Handle2; //DAC2的DMA句柄参数
__IO uint32_t ErrorCode; //DAC错误代码
} DAC_HandleTypeDef;
*DAC_HandleTypeDef包含了指向寄存器的指针、互斥锁、一个描述状态的变量、一个保存错误代码的变量、指向DMA结构体的指针。所有对DAC进行操作的函数都使用这个结构体的指针作为参数。
typedef struct
{
uint32_t DAC_Trigger; //DAC触发功能
uint32_t DAC_OutputBuffer; //DAC输出缓冲区
}DAC_ChannelConfTypeDef;
*上述DAC_ChannelConfTypeDef();该结构体用来表述单个DAC通道的触发功能和输出缓冲区的设置
===3.DAC相关函数===
*HAL_DAC_ConfigChannel();DAC配置通道, 用来处理以上结构体
*HAL_DAC_SetValue();DAC设置目标电压值HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送
*HAL_DAC_Start();DAC开启通道HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
*HAL_DAC_Stop();DAC停止通道
*HAL_DAC_Start_DMA();DAC在DMA模式开启通道
DAC配置通道
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef* hdac, DAC_ChannelConfTypeDef* sConfig, uint32_t Channel)
参数：
*DAC_HandleTypeDef* hdac 为DAC的别名,在本实验中即指DAC1通道
*DAC_ChannelConfTypeDef* sConfig 对所选用的DAC进行配置
*uint32_t Channel 设置所选用的DAC通道
DAC设置目标电压值
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data)
参数：
*DAC_HandleTypeDef* hdac为DAC的别名,在本实验中即指DAC1通道
*uint32_t Channel 设置所选用的DAC通道
*uint32_t Alignment 设置数据的位数及对齐方式
*uint32_t Data 设置目标电压值
*例：HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,temp);在本实验中即为使用DAC1通道，12位数，右对齐
DAC开启通道：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel)
参数：
*DAC_HandleTypeDef* hdac为DAC的别名,在本实验中即指DAC1通道*pData 接收到的数据存放地址
*uint32_t Channel 设置所停止的DAC通道
DAC在DMA模式开启通道：
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel, uint32_t* pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment)
参数：
*DAC_HandleTypeDef* hdac为DAC的别名,在本实验中即指DAC1通道
*uint32_t Channel 设置DMA模式下所开启的DAC通道
*uint32_t* pData 需要发送的数据
*uint32_t Length 需要发送的数据长度
*uint32_t Alignment 设置数据的位数及对齐方式
===4. DAC部分程序 ===
DAC初始化
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(dacHandle->Instance==DAC)
{
__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; //设置为模拟输入
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
}
*上述初始化配置中，需注意将GPIO_InitStruct.Mode设置为GPIO_MODE_ANALOG，因为当使能DAC通道后，PA4引脚会自动与DAC的模拟输出相连，为避免寄生的干扰和额外的功耗，应将PA4引脚配置为GPIO_MODE_ANALOG模拟输入模式。
DAC设置电压
#include "dac.h"
#include "dac1.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
static void set_voltage(double);
DAC_T dac1 = {
.set_voltage = set_voltage
};
void set_voltage(double voltage)
{
unsigned short int temp;
temp = voltage * 4096 / 2.5;
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,temp);
}
*使用HAL_DAC_SetValue函数，用户也可自定义设置电压函数，从而实现DAC输出目标电压的功能。
====五、实验步骤====
- 把仿真器与iCore3L的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore3L通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3L供电；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore3L上；
- 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
====六、实验现象====
iCore3L 双核心板绿色LED灯点亮，用电压表测量PA4引脚发现有2.0V电压输出。