第21章 DAC实验

第二十一章 DAC实验

1. 硬件设计

本章使用的硬件资源有：

• 指示灯DS0

• KEY_UP和KEY1按键

• 串口

• TFTLCD模块

• ADC

• DAC

本章，我们使用 DAC 通道 1 输出模拟电压，然后通过 ADC1 的通道 1 对该输出电压进行读取，并显示在 LCD 模块上面， DAC 的输出电压，我们通过按键（或 USMART）进行设置。

我们需要用到 ADC 采集 DAC 的输出电压，所以需要在硬件上把他们短接起来。 ADC和 DAC 的连接原理图如图：

P12 是多功能端口，我们只需要通过跳线帽短接 P14 的 ADC 和 DAC，就可以开始做本章实验了。

2. 软件设计

2.1 初始化DAC

DAC_HandleTypeDef DAC1_Handler; // DAC句柄
// 初始化DAC
void DAC1_Init(void)
{
    DAC_ChannelConfTypeDef DACCH1_Config; 
    DAC1_Handler.Instance = DAC;
    HAL_DAC_Init(&DAC1_Handler); // 初始化DAC
    DACCH1_Config.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE;             // 不使用触发功能
    DACCH1_Config.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;// DAC1输出缓冲关闭
    HAL_DAC_ConfigChannel(&DAC1_Handler,&DACCH1_Config,DAC_CHANNEL_1);// DAC通道1配置
    HAL_DAC_Start(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1);  // 开启DAC通道1
}

2.2 DAC GPIO配置

// DAC底层驱动，时钟配置，引脚 配置
// 此函数会被HAL_DAC_Init()调用
// hdac:DAC句柄
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac)
{      
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
    __HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();          // 使能DAC时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();		 // 开启GPIOA时钟	
    GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_4;       // PA4
    GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;// 模拟
    GPIO_Initure.Pull = GPIO_NOPULL;     // 不带上下拉
    HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
}

2.3 设置DAC输出电压

// 设置通道1输出电压
// vol:0~3300,代表0~3.3V
void DAC1_Set_Vol(u16 vol)
{
	double temp=vol;
	temp/=1000;
	temp=temp*4096/3.3;
    HAL_DAC_SetValue(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,temp);//12位右对齐数据格式设置DAC值
}

2.4 主函数

int main(void)
{
    u16 adcx;
	float temp;
 	u8 t=0;	 
	u16 dacval=0;
	u8 key;	
	
    HAL_Init();                  // 初始化HAL库    
    Stm32_Clock_Init(336,8,2,7); // 设置时钟,168Mhz
	delay_init(168);             // 初始化延时函数
	uart_init(115200);           // 初始化USART
	usmart_dev.init(84); 		 // 初始化USMART
	LED_Init();				 	 // 初始化LED	
	KEY_Init();				     // 初始化KEY
 	LCD_Init();           		 // 初始化LCD
	MY_ADC_Init();               // 初始化ADC1
    DAC1_Init();                 // 初始化DAC1
	POINT_COLOR=RED; 
	LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");	
	LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DAC TEST");		 
	LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"WK_UP:+  KEY1:-");	  
	POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色      	 
	LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"DAC VAL:");	      
	LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"DAC VOL:0.000V");	      
	LCD_ShowString(30,190,200,16,16,"ADC VOL:0.000V"); 	
    HAL_DAC_SetValue(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,0); // 初始值为0 	
    while(1)
	{
		t++;
		key = KEY_Scan(0);			  
		if(key == WKUP_PRES) // WKUP按下了
		{		 
			if(dacval<4000)dacval+=200; // 增加200
            HAL_DAC_SetValue(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,dacval);//设置DAC值
		}else if(key==2) // KEY1按下了	
		{
			if(dacval>200)dacval-=200; // 减少200
			else dacval=0;
            HAL_DAC_SetValue(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,dacval);//设置DAC值
		}	 
		if(t==10||key==KEY1_PRES||key==WKUP_PRES) // WKUP/KEY1按下了,或者定时时间到了
		{	  
            adcx=HAL_DAC_GetValue(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1); // 读取前面设置DAC的值
			LCD_ShowxNum(94,150,adcx,4,16,0);     	            // 显示DAC寄存器值
			temp=(float)adcx*(3.3/4096);			            // 得到DAC电压值
			adcx=temp;
 			LCD_ShowxNum(94,170,temp,1,16,0);     	            // 显示电压值整数部分
 			temp-=adcx;
			temp*=1000;
			LCD_ShowxNum(110,170,temp,3,16,0X80); 	            // 显示电压值的小数部分
 			adcx=Get_Adc_Average(ADC_CHANNEL_5,10);             // 得到ADC转换值	  
			temp=(float)adcx*(3.3/4096);			            // 得到ADC电压值
			adcx=temp;
 			LCD_ShowxNum(94,190,temp,1,16,0);     	   			// 显示电压值整数部分
 			temp-=adcx;
			temp*=1000;
			LCD_ShowxNum(110,190,temp,3,16,0X80); 	    		// 显示电压值的小数部分
			LED0=!LED0;	   
			t=0;
		}	    
		delay_ms(10);	
	}
}

此部分代码，我们先对需要用到的模块进行初始化，然后显示一些提示信息，本章我们通过 KEY_UP（WKUP 按键）和 KEY1（也就是上下键）来实现对 DAC 输出的幅值控制。按下 KEY_UP 增加，按 KEY1 减小。同时在 LCD 上面显示 DHR12R1 寄存器的值、 DAC设计输出电压以及 ADC 采集到的 DAC 输出电压。

3. 小结

DAC配置比ADC简单许多，下面我们来回顾一下：

硬件连接

1. DAC 引脚：将 DAC 输出引脚（如 PA4）连接到示波器或电压表，以监测输出电压。
2. 按键：连接一个按键到 GPIO 引脚（如 PC13），并在按键和地之间连接一个上拉电阻（通常为 10kΩ）。
3. 电源：确保 STM32 微控制器供电（通常为 3.3V）。

代码示例

#include "main.h"  // STM32 的主头文件

// DAC 句柄声明
DAC_HandleTypeDef hdac;
// 定义常量
#define DAC_MAX_VALUE 4095  // 12位DAC的最大值
#define NUM_VOLTAGES 5      // 可输出电压的数量
// 输出电压数组
uint32_t voltages[NUM_VOLTAGES] = {
    0,          // 0V
    DAC_MAX_VALUE / 4,  // 0.825V
    DAC_MAX_VALUE / 2,  // 1.65V
    3 * DAC_MAX_VALUE / 4,  // 2.475V
    DAC_MAX_VALUE // 3.3V
};
uint8_t currentVoltageIndex = 0; // 当前电压索引
// 函数原型声明
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_DAC_Init(void);

int main(void) {
    // 初始化 HAL 库
    HAL_Init();
    // 配置系统时钟
    SystemClock_Config();
    // 初始化 GPIO 和 DAC
    MX_GPIO_Init();
    MX_DAC_Init();
    // 初始化 DAC 输出
    HAL_DAC_Start(&hdac, DAC_CHANNEL_1); // 启动 DAC 通道1
    // 设置初始输出电压
    HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, voltages[currentVoltageIndex]);
    while (1) {
        // 检测按键是否按下
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_RESET) { // 检测到按键按下
            HAL_Delay(200); // 消抖延时
            // 检查按键状态
            if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_RESET) {
                // 更新电压索引
                currentVoltageIndex++;
                if (currentVoltageIndex >= NUM_VOLTAGES) {
                    currentVoltageIndex = 0; // 回到第一个电压
                }
                // 设置新的输出电压
                HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, voltages[currentVoltageIndex]);
            }
        }
        HAL_Delay(50); // 小延时，避免读取过于频繁
    }
}

// DAC 初始化函数
static void MX_DAC_Init(void) {
    __HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE(); // 启用 DAC12 时钟
    // 配置 DAC 通道
    DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
    hdac.Instance = DAC; // 选择 DAC 实例
    HAL_DAC_Init(&hdac); // 初始化 DAC
    // 配置 DAC 通道
    sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; // 设置为无触发模式
    sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE; // 启用输出缓冲区
    HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac, &sConfig, DAC_CHANNEL_1); // 配置 DAC 通道1
}

// GPIO 初始化函数
static void MX_GPIO_Init(void) {
    // 启用 GPIOC 时钟
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    // 配置按键引脚为输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13; // 按键引脚
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 设置为输入模式
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 启用上拉电阻
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); // 初始化按键引脚
}

// 系统时钟配置函数
void SystemClock_Config(void) {
    // 配置系统时钟，具体配置根据你的开发板和时钟要求
}