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icore3l_arm_11
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版本 日期 作者 修改内容
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 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。 3.配置RCC,使用外部时钟源 4.配置调试引脚 5.将LED对应的3个引脚(PH14,PI3,PI4)设置为GPIO_Output 6.引脚模式配置 7.配置DAC引脚 8.时钟源设置,选择外部高速时钟源,配置为最大主频 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。 10.点击Code Generator,进行进一步配置

  • 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 创建成功,打开工程。



实验十一:DAC实验——输出直流电压

一、实验目的与意义

  1. 了解STM32 DAC结构
  2. 了解STM32 DAC特征
  3. 掌握DAC的使用方法
  4. 掌握STM32 HAL库中DAC属性的配置方法
  5. 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。

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。

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。

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

  1. 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);
  2. 把iCore3L通过Micro USB线与计算机相连,为iCore3L供电;
  3. 打开Keil MDK 开发环境,并打开本实验工程;
  4. 烧写程序到iCore3L上;
  5. 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。

icore3l_arm_11.txt · 最后更改: 2022/03/19 11:00 由 sean