STM32學習心得二十六：DAC數模轉換實驗

記錄一下，方便以後翻閱~
主要內容：
1） DAC數模轉換原理；
2）寄存器和庫函數介紹；
3）相關實驗代碼解讀。
實驗功能：系統啓動後，按WK_UP鍵，輸出電壓加200點，對應電壓值200*3.3/4096，按KEY1，輸出電壓值減200點，每次按鍵，輸出電壓值會傳至串口調試助手上。
官方資料：《STM32中文參考手冊V10》第12章——數字模擬轉換DAC
硬件連接
1. 數模轉換原理
STM32的DAC模塊是12位數字輸入，電壓輸出型的DAC。DAC可以配置爲8位或12位模式，也可與DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式時，數據可以設置成左對齊或右對齊。DAC模塊有2個輸出通道，每個通道有單獨的轉換器。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並同步地更新2個通道的輸出。DAC可通過引腳輸入參考電壓VREF+以獲得更精確的轉換結果。
2. DAC模塊特點
2.1 2個DAC轉換器，每個轉換器對應1個輸出通道；
2.2 8位或者12位單調輸出；
2.3 12位模式下數據左對齊或者右對齊；
2.4 同步更新功能；
2.5 噪聲波形生成；
2.6 三角波形生成；
2.7 雙DAC通道同時或者分別轉換；
2.8 每個通道都有DMA功能。
3. DAC模塊框圖

3.1 VDDA和VSSA爲DAC模塊模擬部分的供電；
3.2 Vref+則是DAC模塊的參考電壓；
3.3 數字不是寫入DORx寄存器裏，是寫入在DHRx寄存器裏；
3.4 DAC_OUTx就是DAC的輸出通道了（對應PA4或PA5引腳）。

DAC_OUT1 ->PA4
DAC_OUT2 ->PA5

4. DAC轉換

5. DAC數據格式

6. 選擇DAC觸發

7. DAC輸出電壓

8. 使能DAC通道

9. 使能DAC輸出緩存

如果使能DAC輸出緩存的話，雖然輸出能力強一點，但是輸出沒法到0。
10. DAC相關寄存器一覽

10.1 DAC控制寄存器DAC_CR

10.2 DAC通道1的12位右對齊數據保持寄存器DAC_DHR12R1

10.3 DAC通道1的12位左對齊數據保持寄存器DAC_DHR12L1

10.4 DAC通道1的8位右對齊數據保持寄存器DAC_DHR8R1

10.5 DAC通道1數據輸出寄存器DAC_DOR1

11. DAC一般配置步驟
11.1 使能PA口時鐘，設置PA4爲模擬輸入；
11.2 使能DAC1時鐘；
11.3 初始化DAC,設置DAC工作模式；
11.4 使能DAC轉換通道；
11.5 設置DAC輸出值。
12. 相關實驗代碼解讀
12.1 adc.h頭文件代碼解讀

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H 
#include "sys.h"
//申明三個函數//
void Adc_Init(void);
u16  Get_Adc(u8 ch); 
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times);  
#endif

12.2 adc.c文件代碼解讀

 #include "adc.h"
 #include "delay.h"
 //配置ADC1一般步驟：//
 //1）開啓PA口時鐘和ADC1時鐘，設置PA1爲模擬輸入；//
 //2）復位ADC1，同時設置ADC1分頻因子；//
 //3）初始化ADC1參數，設置ADC1的工作模式以及規則序列的相關信息；//
 //4）使能ADC並校準；//
 //5）配置規則通道參數；//
 //6）開啓軟件轉換；//
 //7）等待轉換完成，讀取ADC值。//
 //編寫Adc_Init初始化函數//                   
void  Adc_Init(void)
{  
 ADC_InitTypeDef  ADC_InitStructure; 
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 //使能GPIOA和ADC1通道時鐘//
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE );   
 RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);                   //設置ADC分頻因子6 72M/6=12,ADC最大時間不能超過14M//
 //配置GPIO參數，引腳1，模擬輸入//                         
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模擬輸入引腳
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
 ADC_DeInit(ADC1);                                   //復位ADC1,將外設 ADC1 的全部寄存器重設爲缺省值//
 //配置ADC_Init參數//
 ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                  //獨立模式//
 ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;                       //單通道模式//
 ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                 //單次轉換模式//
 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //軟件觸發啓動//
 ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;              //ADC數據右對齊//
 ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; 
 ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);    
 ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);                      //使能指定的ADC1//
 //以下四個函數用於校準//
 ADC_ResetCalibration(ADC1);                 //使能復位校準//   
 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待復位校準結束//
 ADC_StartCalibration(ADC1);                 //開啓AD校準//
 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));      //等待校準結束//
}      
u16 Get_Adc(u8 ch)   
{
 //設置指定ADC的規則組通道，四個入口參數//
 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );          
 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);          //使能指定的ADC1的軟件轉換啓動功能// 
 while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));  //等待轉換結束//
 return ADC_GetConversionValue(ADC1);             //返回最近一次ADC1規則組的轉換結果//
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
 u32 temp_val=0;
 u8 t;
 for(t=0;t<times;t++)
 {
  temp_val+=Get_Adc(ch);
  delay_ms(5);
 }
 return temp_val/times;
}

12.3 dac.h頭文件代碼解讀

#ifndef __DAC_H
#define __DAC_H  
#include "sys.h"     
//申明兩個函數//            
void Dac1_Init(void);     
void Dac1_Set_Vol(u16 vol);
#endif

12.4 dac.c文件代碼解讀

#include "dac.h"
//DAC1配置步驟包括：//
//1）使能PA口時鐘，設置PA4爲模擬輸入；//
//2）使能DAC1時鐘//
//3）初始化DAC,設置DAC工作模式//
//4）使能DAC轉換通道//
//5）設置DAC輸出值//
//DAC通道1輸出初始化函數//
void Dac1_Init(void)
{
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 DAC_InitTypeDef  DAC_InitType;
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );              //使能GPIOA通道時鐘//
 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE );                //使能DAC通道時鐘// 
 //GPIOA配置，引腳4，模擬輸入//
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;                           //引腳4//
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;                       //模擬輸入//
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
 GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4) ;                                    //PA.4 輸出高//
 //DAC初始化配置//    
 DAC_InitType.DAC_Trigger=DAC_Trigger_None;                          //不使用觸發功能//
 DAC_InitType.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None;            //不使用波形發生//
 DAC_InitType.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;  //屏蔽、幅值設置，通常配合波形發生使用//
 DAC_InitType.DAC_OutputBuffer=DAC_OutputBuffer_Disable ;            //DAC1輸出緩存關閉//
 DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_InitType);
 DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);                                     //使能DAC1轉換通道//
 DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0);                            //12位右對齊數據格式設置DAC值//
}
//設置通道1輸出電壓，vol:0~3300,代表0~3.3V//
void Dac1_Set_Vol(u16 vol)
{
 float temp=vol;
 temp/=1000;
 temp=temp*4096/3.3;
 DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,temp);                           //12位右對齊數據格式設置DAC值//
}

12.5 main.c文件代碼解讀

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"    
#include "dac.h"
#include "adc.h"
 int main(void)
 {  
 u16 adcx;
 float temp; 
 u16 dacval=0;
 u8 key;
 delay_init();        //延時函數初始化//  
 uart_init(115200);   //串口初始化爲115200//
 KEY_Init();          //初始化按鍵程序//
 LED_Init();          //LED端口初始化//
 LED0=1;
 LED1=1;
 Adc_Init();          //ADC初始化//
 Dac1_Init();         //DAC初始化//
 DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0);          
 while(1)
 {
  key=KEY_Scan(0);     
  if(key==WKUP_PRES)
  {   
   if(dacval<4000)
   {
    dacval+=200;
    LED0=0;                                        //加電壓時，LED0亮//
   }
    DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dacval);  //dacval值＜4000時，DAC輸出值加200,否則輸出值爲4000// 
  }else if(key==KEY1_PRES) 
  {
   if(dacval>200)
   {
    dacval-=200;
    LED1=0;                                        //減電壓時，LED1亮//
   }
   else dacval=0;
    DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dacval);  //dacval值＞200時，DAC輸出值減200,否則輸出值爲0// 
  }  
  if(key==KEY1_PRES||key==WKUP_PRES)               //WKUP或KEY1按下了//
  {  
   adcx=DAC_GetDataOutputValue(DAC_Channel_1);     //讀取DAC傳至ADC的值//
   printf("電壓原始值:%d\n",adcx);                 
   temp=(float)adcx*(3.3/4096);                    //歸一化電壓值//    
   printf("電壓實際值:%f\n",temp);
  }     
  delay_ms(500); 
  LED0=1; 
  LED1=1;   
 }
 }

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