正点原子探索者原理图_正点原子【STM32-F407探索者】第二十六章 DAC 实验

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上几章，我们介绍了 STM32F4 的 ADC 使用，本章我们将向大家介绍 STM32F4 的 DAC

功能。在本章中，我们将利用按键（或 USMART）控制 STM32F4 内部 DAC1 来输出电压，

通过 ADC1 的通道 5 采集 DAC 的输出电压，在 LCD 模块上面显示 ADC 获取到的电压值以

及 DAC 的设定输出电压值等信息。本章将分为如下几个部分：

26.1 STM32F4 DAC 简介

26.2 硬件设计

26.3 软件设计

26.4 下载验证

26.1 STM32F4 DAC 简介

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。

STM32F4 的 DAC 模块主要特点有：

① 2 个 DAC 转换器：每个转换器对应 1 个输出通道

② 8 位或者 12 位单调输出

③ 12 位模式下数据左对齐或者右对齐

④ 同步更新功能

⑤ 噪声波形生成

⑥ 三角波形生成

⑦ 双 DAC 通道同时或者分别转换

⑧ 每个通道都有 DMA 功能

单个 DAC 通道的框图如图 26.1.1 所示：

图 26.1.1 DAC 通道模块框图

图中 VDDA 和 VSSA 为 DAC 模块模拟部分的供电，而 Vref+则是 DAC 模块的参考电

压。DAC_OUTx 就是 DAC 的输出通道了（对应 PA4 或者 PA5 引脚）。

从图 26.1.1 可以看出，DAC 输出是受 DORx 寄存器直接控制的，但是我们不能直接往

DORx 寄存器写入数据，而是通过 DHRx 间接的传给 DORx 寄存器，实现对 DAC 输出的控

制。前面我们提到，STM32F4 的 DAC 支持 8/12 位模式，

8 位模式的时候是固定的右对齐的，

而 12 位模式又可以设置左对齐/右对齐。单 DAC 通道 x，总共有 3 种情况：

① 8位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际存入DHRx[11:4]位）。

② 12 位数据左对齐：用户将数据写入 DAC_DHR12Lx[15:4]位（实际存入 DHRx[11:0]

位）。

③ 12 位数据右对齐：用户将数据写入 DAC_DHR12Rx[11:0]位（实际存入 DHRx[11:0]

位）。

我们本章使用的就是单 DAC 通道 1，采用 12 位右对齐格式，所以采用第③种情况。

如果没有选中硬件触发(寄存器 DAC_CR1 的 TENx 位置’0’

)，存入寄存器 DAC_DHRx

的数据会在一个 APB1 时钟周期后自动传至寄存器 DAC_DORx。如果选中硬件触发(寄存器

DAC_CR1 的 TENx 位置’1’)，数据传输在触发发生以后 3 个 APB1 时钟周期后完成。 一

旦数据从 DAC_DHRx 寄存器装入 DAC_DORx 寄存器，在经过时间

之后，输出即有效，这段时间的长短依电源电压和模拟输出负载的不同会有所变化。我们可以从

STM32F407ZGT6 的数据手册查到

的典型值为 3us，最大是 6us。所以 DAC 的转

换速度最快是 333K 左右。

本章我们将不使用硬件触发（TEN=0），其转换的时间框图如图 26.1.2 所示：

图 26.1.2 TEN=0 时 DAC 模块转换时间框图

DAC_CR 的低 16 位用于控制通道 1，而高 16 位用于控制通道 2，我们这里仅列出比较

重要的最低 8 位的详细描述，如图 26.1.4 所示：

图 26.1.4 寄存器 DAC_CR 低八位详细描述

首先，我们来看 DAC 通道 1 使能位(EN1)，该位用来控制 DAC 通道 1 使能的，本章我

们就是用的 DAC 通道 1，所以该位设置为 1。

再看关闭 DAC 通道 1 输出缓存控制位（BOFF1），这里 STM32F4 的 DAC 输出缓存做

的有些不好，如果使能的话，虽然输出能力强一点，但是输出没法到 0，这是个很严重的问

题。所以本章我们不使用输出缓存。即设置该位为 1。

DAC 通道 1 触发使能位（TEN1），该位用来控制是否使用触发，里我们不使用触发，

所以设置该位为 0。

DAC 通道 1 触发选择位（TSEL1[2:0]），这里我们没用到外部触发，所以设置这几个位

为 0 就行了。

DAC 通道 1 噪声/三角波生成使能位（WAVE1[1:0]），这里我们同样没用到波形发生器，

故也设置为 0 即可。

DAC 通道 1 屏蔽/复制选择器（MAMP[3:0]），这些位仅在使用了波形发生器的时候有

用，本章没有用到波形发生器，故设置为 0 就可以了。

最后是 DAC 通道 1 DMA 使能位（DMAEN1），本章我们没有用到 DMA 功能，故还是

设置为 0。

通道 2 的情况和通道 1 一模一样，这里就不不细说了。在 DAC_CR 设置好之后，DAC

就可以正常工作了，我们仅需要再设置 DAC 的数据保持寄存器的值，就可以在 DAC 输出

通道得到你想要的电压了（对应 IO 口设置为模拟输入）。本章，我们用的是 DAC 通道 1 的

12 位右对齐数据保持寄存器：DAC_DHR12R1，该寄存器各位描述如图 26.1.5 所示：

图 26.1.5 寄存器 DAC_DHR12R1 各位描述

该寄存器用来设置 DAC 输出，通过写入 12 位数据到该寄存器，就可以在 DAC 输出通

道 1（PA4）得到我们所要的结果。

通过以上介绍，我们了解了 STM32F4 实现 DAC 输出的相关设置，本章我们将使用 DAC

模块的通道 1 来输出模拟电压。这里我们用到的库函数以及相关定义分布在文件

stm32f4xx_dac.c 以及头文件 stm32f4xx_dac.h 中。实现上面功能的详细设置步骤如下：

1）开启 PA 口时钟，设置 PA4 为模拟输入。

STM32F407ZGT6 的 DAC 通道 1 是接在 PA4 上的，所以，我们先要使能 GPIOA 的时

钟，然后设置 PA4 为模拟输入。

这里需要特别说明一下，虽然 DAC 引脚设置为输入，但是 STM32F4 内部会连接在 DAC

模拟输出上,这在我们引脚复用映射章节有讲解。程序如下：

__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);

对于 DAC 通道与引脚对应关系，这在 STM32F4 的数据手册引脚表上有列出，如下图：

图 26.1.6 DAC 通道引脚对应关系

2）初始化 DAC,设置 DAC 的工作模式。

HAL 库中提供了一个 DAC 初始化函数 HAL_DAC_Init，该函数声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef* hdac);

该函数并没有设置任何 DAC 相关寄存器，也就是说没有对 DAC 进行任何配置，它只

是 HAL 库提供用来在软件上初始化 DAC，也就是说，为后面 HAL 库操作 DAC 做好准备。

它有一个很重要的作用就是在函数内部会调用 DAC 的 MSP 初始化函数 HAL_DAC_MspInit，

该函数声明如下：

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac);

一般情况下，步骤 1 中的与 MCU 相关的时钟使能和 IO 口配置都放在该函数中实现。

HAL 库提供了一个很重要的 DAC 配置函数 HAL_DAC_ConfigChannel，该函数用来配

置 DAC 通道的触发类型以及输出缓冲。该函数声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef* hdac,

DAC_ChannelConfTypeDef* sConfig, uint32_t Channel);

第一个入口参数非常简单，为 DAC 初始化句柄，和 HAL_DAC_Init 保存一致即可。

第三个入口参数 Channel 用来配置 DAC 通道，比如我们使用 PA4，也就是 DAC 通道 1，

所以配置值为 DAC_CHANNEL_1 即可。

接下来我们看看第二个入口参数 sConfig，该参数是 DAC_ChannelConfTypeDef 结构体

指针类型，结构体 DAC_ChannelConfTypeDef 定义如下：

typedef struct

{

uint32_t DAC_Trigger;

// DAC 触发类型

uint32_t DAC_OutputBuffer; //输出缓冲

}DAC_ChannelConfTypeDef;

成员变量DAC_Trigger 用来设置DAC 触发类型，DAC_OutputBuffer 用来设置输出缓冲，

这在我们前面都有讲解。DAC 初始化配置实例代码如下：

DAC_HandleTypeDef DAC1_Handler;

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;

HAL_DAC_ConfigChannel(&DAC1_Handler,&DACCH1_Config,DAC_CHANNEL_1);

3）使能 DAC 转换通道

初始化 DAC 之后，理所当然要使能 DAC 转换通道，HAL 库函数是：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);

该函数非常简单，第一个参数是 DAC 句柄，第二个用来设置 DAC 通道。

4）设置 DAC 的输出值。

通过前面 3 个步骤的设置，DAC 就可以开始工作了，我们使用 12 位右对齐数据格式，，

就可以在 DAC 输出引脚（PA4）得到不同的电压值了，HAL 库函数为：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac,

uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data);

该函数从入口参数可以看出，它是配置 DAC 的通道输出值，同时通过第三个入口参数

设置对齐方式。

最后，再提醒一下大家，本例程，我们使用的是 3.3V 的参考电压， 即 Vref+ 连 接

VDDA。

通过以上几个步骤的设置，我们就能正常的使用 STM32F4 的 DAC 通道 1 来输出不同

的模拟电压了。

26.2 硬件设计

本章用到的硬件资源有：

1） 指示灯 DS0

2） KEY_UP 和 KEY1 按键

3） 串口

4） TFTLCD 模块

5） ADC

6） 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 26.2.1 所示：

图 26.2.1 ADC、DAC 与 STM32F4 连接原理图

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。如图 26.2.2 所示：

图 26.2.2 硬件连接示意图

26.3 软件设计

打开本章实验工程可以发现，我们相比 ADC 实验，在库函数中主要是添加了 dac 支持

的相关文件 stm32f4xx_hal_dac.c 以及包含头文件 stm32f4xx_hal_dac.h。同时我们在

HARDWARE 分组下面新建了 dac.c 源文件以及包含对应的头文件 dac.h。这两个文件用来存

放我们编写的 ADC 相关函数和定义。打开 dac.c，代码如下：

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

}

//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);

}

//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

}

此部分代码就 2 个函数，Dac1_Init 函数用于初始化 DAC 通道 1。这里基本上是按我们

上面的步骤来初始化的，我们用序号①~⑤已经标示这些步骤。经过这个初始化之后，我们

就可以正常使用 DAC 通道 1 了。第二个函数 Dac1_Set_Vol，用于设置 DAC 通道 1 的输出

电压，实际就是将电压值转换为 DAC 输入值。

其他头文件代码就比较简单，这里我们不做过多讲解，接下来我们来看看主函数代码：

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(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2017/4/13");

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");

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,dacval);//初始值为 0

while(1)

{

t++;

key=KEY_Scan(0);

if(key==WKUP_PRES)

{

if(dacval<4000)dacval+=200;

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dacval);//设置 DAC 值

}else if(key==2)

{

if(dacval>200)dacval-=200;

else dacval=0;

DAC_SetChannel1Data(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=DAC_GetDataOutputValue(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。

26.4 下载验证

在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 探索者 STM32F4 开发板上，

可以看到 LCD 显示如图 26.4.1 所示：

图 26.4.1 DAC 实验测试图

同时伴随 DS0 的不停闪烁，提示程序在运行。此时，我们通过按 KEY_UP 按键，可以

看到输出电压增大，按 KEY1 则变小。

总结

以上是生活随笔为你收集整理的正点原子探索者原理图_正点原子【STM32-F407探索者】第二十六章 DAC 实验的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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