使用STM32 micros的 模擬數字轉換器（ADC） 后，接下來要處理的明顯內部硬件模塊是 數字到模擬轉換器（DAC） 。顧名思義，該模塊僅具有ADC的補充功能。它將數字二進制值轉換為模擬電壓輸出。 DAC模塊具有多種用途，包括音頻生成，波形生成等。通常在大多數8位微控制器中，該模塊不可用，并且 脈沖寬度調制（PWM）可以稍微滿足其需求。 》 塊。部分原因是由于它們的硬件資源和運行速度相對較低。所有STM32單片機都具有PWM模塊，但大容量STM32也具有DAC模塊。 STM32 DAC模塊不是很復雜，并且在工作原理方面與ADC模塊相似。下面的簡化框圖顯示了STM32 DAC模塊的主要組件。

再次請注意低密度STM32微處理器沒有任何內置DAC。對于這個問題，我使用了Waveshare的帶有STM32F103ZET6 micro的Port103Z（http://www.wvshare.com/product/Port103Z.htm）開發板。該STM32 micro具有兩個帶獨立轉換器的DAC通道，并包含大量其他硬件資源。像這樣的大多數高端微控制器至少帶有兩個DAC通道。立體聲音頻生成需要兩個DAC通道-一個非常常見的基于DAC的應用程序。開發板經過精心設計，可將DAC輸出連接至LED，以直接可視化DAC輸出。

STM32 DAC模塊的主要功能

STM32 micros的DAC模塊既可以與8-位或12位分辨率。后者的精度更高，而前者的性能要比后者更高。

每個通道都有自己的轉換器，并且不依賴于其他轉換器。在STM32F103ZET6中，有兩個帶有兩個獨立轉換器的DAC通道輸出。

與其他微控制器的DAC不同，STM32微控制器的DAC具有兩個附加功能，它們是偽隨機的噪聲和三角波形生成功能。這些功能有助于信號處理和定制信號生成。

為進一步提高精度并進一步控制輸出電壓，DAC模塊可與基準電壓源相連，通常在2.4V之間到3.3V DC。

可以使用左右兩端的合理輸入。

DA轉換可以觸發事件。此功能有很多應用。

就像其他任何硬件一樣，DAC也具有DMA功能。

DAC模塊集成了可用于降低輸出阻抗并直接驅動外部負載的輸出緩沖器，而無需添加外部運算放大器。緩沖可確保原始信號不會因負載效應而衰減或失真。

可能具有獨立或雙重操作模式。

功能描述

STM32 micros的DAC可以通過多種方式進行操作。如前所述，我們可以在獨立和雙重模式下使用它。除此之外，我們還可以通過外部事件觸發這些DAC。如果不使用觸發選項，則在一個時鐘周期后更新DAC輸出。如果使用任何觸發選項，則在3 – 4個時鐘周期后更新輸出。 DAC模塊的輸出可以獨立或同時更新。 DAC的最大分辨率為12位。 DAC輸出的電壓公式如下：

其中n是位數。

除非使用觸發功能，否則操作DAC非常簡單。我們將必須打開所需的輸出通道并僅寫入數字數據值。但是，如果相反，則會出現很多可能性。 STM32F10x參考手冊在雙模式操作部分中陳述了所有這些可能性。盡管我不會詳細介紹所有這些操作，但是這些操作很簡單。

輸出可以在內部進行緩沖，從而無需外部運算放大器緩沖器，從而減少了外部組件數量和成本。成本。我強烈建議使用內部緩沖器，以確保并保持精度，同時避免輸出負載問題。

STM32 DAC模塊隨附的另外兩個玩具是白噪聲和三角形波形發生器。首先，這些功能可能會讓您感到驚訝，甚至可能使您覺得它們是不必要的。但是，當我們需要為各種應用（包括音樂，音調等）生成任意波形或在信號中注入噪聲以進行調試時，這些東西會派上用場。從字面上看，我們可以模擬現實生活中嘈雜的電子電路環境。三角波形發生器可用于將可變幅度三角波形分量添加到給定信號。此處有更多詳細信息：http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/CD00259245.pdf。

在STM32F103ZET6中，DAC輸出1和2引腳位于GPIOA PA4 和 PA5 。盡管這些引腳在與DAC模塊一起使用時用作輸出，但ST建議將它們設置為模擬輸入，以避免寄生消耗–這是要考慮的重要點。

寄存器

在STM32 micros中，我們只需要處理三個寄存器-一個用于配置，一個用于選擇軟件觸發，另一個用于設置DAC輸出。 。我們沒有其他寄存器要處理。

DAC控制寄存器（DAC_CR） 是我們唯一需要的寄存器配置DAC。配置該寄存器使我們能夠啟用/禁用DAC通道，設置輸出類型，啟用DMA支持以及執行其他操作。 STM32 micro的兩個DAC都單獨使用此寄存器進行配置。

下一組寄存器是數據寄存器。在這些地方，我們將編寫數字數據，這些數據最終將轉換為縮放的模擬輸出。 DAC數據寄存器可以接受三種整數格式的數據-8位，12位右對齊和12位左對齊。這些都有專用的寄存器。檢出 DAC數據保存寄存器（DAC_DHRx） 。對于雙模式DAC檢出 DAC_DHRD 寄存器。然后，將 DAC_DHRx 寄存器中的數據加載一個或幾個周期后，取決于是否使用任何觸發器，將其加載到 DAC_DORx 寄存器中或不。 DAC_DORx 寄存器不能直接寫入。

最后有一個寄存器稱為 DAC軟件觸發寄存器（DAC_SWTRIGR） ，用于設置軟件觸發。

就像以前一樣，我們不再需要我已經將我的SPL版本與代碼示例集成在一起，因此可以處理寄存器。我仍然建議讀者對它們有所了解。

硬件連接

下圖概述了我們將在代碼示例中使用的GPIO引腳。

代碼示例

請注意，在STM32 micro的其他內部模塊上，我們需要先啟用DAC模塊的外設時鐘，然后通過設置正確的寄存器來配置所需的操作，最后啟用所需的硬件。這是我們應始終保持的順序。在設置DAC本身之前，應按照建議啟用和配置所需的GPIO端口引腳。檢查一下我在所有示例中使用的時鐘配置。

DAC Basic Demo

這是STM32 DAC的最原始演示。不使用觸發。 DAC引腳輸出參考偏移的正弦和余弦波形。由于在我的示例中DAC的參考源與電源（VDD）的參考源相同-3.3V，因此輸出移位1.65V，以覆蓋整個正弦變化。 MikroC的C Math庫用于三角函數。與DAC輸出引腳相連的LED逐漸淡入并發光，表明它們兩端的電壓變化平穩。

#include “DAC.h” #include “GPIO.h” #define radian_per_degree 0.0174532925 void setup（）; void GPIO_setup（）; void DAC_setup（）; void main（） { signed int temp1 = 0; signed int temp2 = 0; unsigned int degree = 0; setup（）; while（1） { for（degree = 0; degree 《 360; degree++） { temp1 = （2047 * cos（radian_per_degree * degree））; temp1 = （2048 - temp1）; DAC_DHR12R1 = （（unsigned int）temp1）; temp2 = （2047 * sin（radian_per_degree * degree））; temp2 = （2048 - temp2）; DAC_DHR12R2 = （（unsigned int）temp2）; delay_ms（6）; } }; } void setup（） { GPIO_setup（）; DAC_setup（）; } void GPIO_setup（） { enable_GPIOA（true）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 4， analog_input）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 5， analog_input）; } void DAC_setup（） { enable_DAC（true）; DAC_reset（）; set_DAC1_buffer（enable）; set_DAC2_buffer（enable）; enable_DAC1_channel（true）; enable_DAC2_channel（true）; }

視頻鏈接：https://www.youtube.com/watch？v=JW6e-oHBCPQ。

三角波形生成

STM32 DAC模塊的一個很酷的獨特功能就是它能夠生成對稱的三角波形。該波形可以疊加在其他慢速波形或穩定的DC信號上。不需要任何波表或方程來生成三角波。內部計數器負責生成波形。我們可以根據需要設置三角波的幅度或峰值。為了使用三角波形，我們需要在 DAC_CR 寄存器中設置波形類型和觸發選項。三角波的頻率取決于兩個因素：波幅和觸發頻率。在軟件觸發的情況下，我們需要考慮代碼內部的延遲。這些延遲包括延遲函數調用，代碼執行時間和其他因素。到目前為止，我注意到以下公式似乎給出了輸出波形的大致時間段：

2 是由于DAC計數從最小或0開始到最大幅度計數，然后以與上升相同的方式達到最小計數這一事實。因此，根據上面的公式，我們可以推斷出三角形波形的頻率。

例如，讓我們考慮一種情況，其中我們將使用軟件觸發作為這樣每60μs觸發一次，最大DAC計數幅度為2047。在這種情況下，三角波的時間段為

#include “DAC.h” #include “GPIO.h” void setup（）; void DAC_setup（）; void GPIO_setup（）; void main（） { bit time; unsigned long peak = Triangle_Amplitude_equal_to_4095; setup（）; while（1） { set_DAC1_software_trigger（enable）; set_DAC2_software_trigger（enable）; if（get_input（GPIOF_IDR， 14） == 0） { while（get_input（GPIOF_IDR， 14） == 0）; peak++; if（peak 》 Triangle_Amplitude_equal_to_4095） { peak = Triangle_Amplitude_equal_to_1; } enable_DAC1_channel（false）; enable_DAC2_channel（false）; set_DAC1_triangle_waveform_amplitude（peak）; set_DAC2_triangle_waveform_amplitude（peak）; enable_DAC1_channel（true）; enable_DAC2_channel（true）; } if（get_input（GPIOF_IDR， 13） == 0） { while（get_input（GPIOF_IDR， 13） == 0）; time = ~time; } switch（time） { case 1： { delay_us（600）; break; } default： { delay_us（60）; break; } } }; } void setup（） { GPIO_setup（）; DAC_setup（）; } void DAC_setup（） { enable_DAC（true）; DAC_reset（）; set_DAC1_buffer（enable）; enable_DAC1_trigger（true）; select_DAC1_trigger_source（Software_trigger）; select_DAC1_wave_type（triangle_wave_generation_enabled）; set_DAC1_triangle_waveform_amplitude（Triangle_Amplitude_equal_to_4095）; enable_DAC1_channel（true）; set_DAC2_buffer（enable）; enable_DAC2_trigger（true）; select_DAC2_trigger_source（Software_trigger）; select_DAC2_wave_type（triangle_wave_generation_enabled）; set_DAC2_triangle_waveform_amplitude（Triangle_Amplitude_equal_to_4095）; enable_DAC2_channel（true）; } void GPIO_setup（） { enable_GPIOA（true）; enable_GPIOF（true）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 4， analog_input）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 5， analog_input）; pin_configure_high（GPIOF_CRH， 13， digital_input）; pin_configure_high（GPIOF_CRH， 14， digital_input）; pull_up_enable（GPIOF_ODR， 13）; pull_up_enable（GPIOF_ODR， 14）; }

在本演示中，我們可以使用連接到GPIO PF14引腳的按鈕來改變從兩個DAC輸出通道輸出的三角波的幅度。連接到GPIO PF13引腳的按鈕可用于選擇時間段。

視頻鏈接：https://www.youtube.com/watch？v=eX3zRjr8bQo。

產生白噪聲

白噪聲生成模塊的設置與三角波形發生器的設置類似。除了波形以外，唯一不同的是產生白噪聲的算法。這不在我的解釋范圍內。我們只需要知道我們可以使用該模塊生成可變幅度的偽隨機噪聲。為了更好地理解，請查看https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_feedback_shift_register。我們所需要做的就是根據需要屏蔽LFSR。

#include “DAC.h” #include “GPIO.h” void setup（）; void DAC_setup（）; void GPIO_setup（）; void main（） { setup（）; while（1） { set_DAC2_software_trigger（enable）; delay_us（10）; }; } void setup（） { GPIO_setup（）; DAC_setup（）; } void DAC_setup（） { enable_DAC（true）; DAC_reset（）; set_DAC2_buffer（enable）; enable_DAC2_trigger（enable）; select_DAC2_trigger_source（Software_trigger）; select_DAC2_wave_type（noise_wave_generation_enabled）; set_DAC2_LFSR_mask（0x3FF）; enable_DAC2_channel（true）; } void GPIO_setup（） { enable_GPIOA（true）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 5， analog_input）; }

視頻鏈接：https://www.youtube.com/watch？v=ylxTQXLa-D4。

8位DAC與12位DAC

此示例旨在顯示分辨率，速度和精度及其影響。 DAC1配置為12位DAC，而DAC2配置為8位DAC。我試圖證明，對于相同的輸出，12位分辨率將更精確，但比不那么精確的8位分辨率要慢。您會注意到，在相同的時間間隔和相同的輸出下，8位輸出會在12位輸出之前飽和。如果您注意到快照，您會發現這兩個輸出都有不同的斜率，這就是精度和速度發揮作用的地方。

#include “DAC.h” #include “GPIO.h” void setup（）; void GPIO_setup（）; void DAC_setup（）; void main（） { signed int temp = 0; setup（）; while（1） { for（temp = 0; temp 《 4096; temp++） { DAC_DHR12R1 = temp; if（（temp 》 0） && （temp 《 256）） { DAC_DHR8R2 = temp; } delay_us（90）; } for（temp = 4095; temp 》 -1; temp--） { DAC_DHR12R1 = temp; if（（temp 》 0） && （temp 《 256）） { DAC_DHR8R2 = temp; } delay_us（90）; } }; } void setup（） { GPIO_setup（）; DAC_setup（）; } void GPIO_setup（） { enable_GPIOA（true）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 4， analog_input）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 5， analog_input）; } void DAC_setup（） { enable_DAC（true）; DAC_reset（）; set_DAC1_buffer（enable）; set_DAC2_buffer（enable）; enable_DAC1_channel（true）; enable_DAC2_channel（true）; }

視頻鏈接：https://www.youtube.com/watch？v=jBfzgFGs7JM。

雙模DAC

雙模DAC為多種可能性開辟了道路。 STM32F10x參考手冊討論了在雙模式下操作DAC的各種方法。我的感覺使它變得更加簡單。我們只需要分別處理兩個DAC通道。如果兩個DAC具有相同的觸發源，則可以說它們同時或同步更新，否則它們是獨立的。兩個DAC可以輸出相同或不同的波形，具體取決于它們的配置方式。在本示例中，我將一個DAC配置為輸出疊加在可變DC分量上的三角波，而將另一個DAC配置為在由ADC調用時輸出白噪聲信號。 GPIO PA9 引腳上的外部中斷。

#include “DAC.h” #include “GPIO.h” #include “AFIO.h” #include “Ex_Int.h” void setup（）; void GPIO_setup（）; void AFIO_setup（）; void DAC_setup（）; void ext_int（） iv IVT_INT_EXTI9_5 ics ICS_AUTO { if（read_pending_reg（9） ！= 0） { pending_clr（9）; bit_clr（GPIOA_ODR， 6）; delay_ms（200）; bit_set（GPIOA_ODR， 6）; } } void main（） { signed int value = 0; setup（）; while（1） { if（get_input（GPIOF_IDR， 13） == 0） { delay_ms（10）; value++; } if（get_input（GPIOF_IDR， 14） == 0） { delay_ms（10）; value--; } if（value 》 2047） { value = 2047; } if（value 《 0） { value = 0; } set_DAC1_software_trigger（enable）; DAC_DHR12RD = （（（unsigned int）value） | 0x00FF0000）; }; } void setup（） { GPIO_setup（）; AFIO_setup（）; DAC_setup（）; } void GPIO_setup（） { enable_GPIOA（true）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 4， analog_input）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 5， analog_input）; pin_configure_low（GPIOA_CRL， 6， （output_mode_low_speed | GPIO_PP_output））; enable_GPIOF（true）; pin_configure_high（GPIOF_CRH， 13， digital_input）; pin_configure_high（GPIOF_CRH， 14， digital_input）; pull_up_enable（GPIOF_ODR， 13）; pull_up_enable（GPIOF_ODR， 14）; } void AFIO_setup（） { AFIO_enable（true）; pin_configure_high（GPIOA_CRH， 9， digital_input）; pull_up_enable（GPIOA_ODR， 9）; bit_set（GPIOA_ODR， 6）; set_EXTI8_11（9， PA_pin）; falling_edge_selector（9）; interrupt_mask（9）; NVIC_IntEnable（IVT_INT_EXTI9_5）; EnableInterrupts（）; } void DAC_setup（） { enable_DAC（true）; DAC_reset（）; set_DAC1_buffer（enable）; enable_DAC1_trigger（true）; select_DAC1_trigger_source（Software_trigger）; select_DAC1_wave_type（triangle_wave_generation_enabled）; set_DAC1_triangle_waveform_amplitude（Triangle_Amplitude_equal_to_511）; enable_DAC1_channel（true）; set_DAC2_buffer（enable）; enable_DAC2_trigger（true）; select_DAC2_trigger_source（EXTI9_event）; select_DAC2_wave_type（noise_wave_generation_enabled）; set_DAC2_LFSR_mask（0x3AA）; enable_DAC2_channel（true）; DAC_DHR12RD = 0x00FF0000; }

視頻鏈接：https：//www.youtube.com/watch？v = 2rQQXBaYLMk。

MikroC DAC庫示例

考慮到許多基于ARM的微型計算機都內置了DAC模塊，因此Mikroelektronika還將易于使用的DAC庫與MikroC編譯器集成在一起。該庫支持帶DAC模塊的STM32 micro中通常具有的大多數功能，這就是代碼保護程序的原因。以下是配置和使用DAC所需的一些功能。

DACx_Init

DACx_Advanced_Chy_Output

DACx_Chy_Output

DAC1_Dual_Output

DACx_Deinit

函數在其編譯器的手冊和幫助文檔中進行了詳細說明。

在我的示例中，我還使用了MikroC的GPIO庫–用于配置GPIO引腳的另一個有用的庫。在最后一個示例中，我演示了DAC的原始用法。我使用了兩個按鈕來交替增加和減少連接到DAC輸出的兩個LED的亮度。

void setup（）; void main（） { signed int value = 2047; setup（）; while（1） { if（GPIOF_IDRbits.IDR13 == 0） { value++; } if（GPIOF_IDRbits.IDR14 == 0） { value--; } if（value 》= 4095） { value = 4095; } if（value 《= 0） { value = 0; } DAC1_Ch1_Output（value）; DAC1_Ch2_Output（（4095 - value））; delay_ms（1）; }; } void setup（） { GPIO_Clk_Enable（&GPIOA_BASE）; GPIO_Clk_Enable（&GPIOF_BASE）; GPIO_Config（&GPIOA_BASE， （_GPIO_PINMASK_4 | _GPIO_PINMASK_5）， _GPIO_CFG_MODE_ANALOG）; GPIO_Config（&GPIOF_BASE， （_GPIO_PINMASK_13 | _GPIO_PINMASK_14）， （_GPIO_CFG_MODE_INPUT | _GPIO_CFG_PULL_UP））; DAC1_Init（_DAC_DUAL_MODE_ENABLE）; }

責任編輯：wv