DAC 輸出電壓

【紅楓派開發(fā)板】第十四講 DAC-輸出電壓實(shí)驗(yàn)

發(fā)布于 2024-03-27 09:23:17

14.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：

? DAC工作原理

? 使用DAC輸出電壓

14.2 實(shí)驗(yàn)原理

14.2.1 DAC工作原理

我們上幾章學(xué)習(xí)了ADC，本章我們來學(xué)習(xí)DAC。ADC是模-數(shù)轉(zhuǎn)換，即模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，DAC正好相反，即數(shù)-模轉(zhuǎn)換，是將MCU的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量——電壓。

GD32F303有兩個(gè)DAC，對(duì)應(yīng)的IO口分別為PA4（DAC0）和PA5（DAC1），這兩個(gè)DAC可以獨(dú)立或并發(fā)工作。DAC可以將 12 位的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為外部引腳上的電壓輸出。數(shù)據(jù)可以采用8位或12位，左對(duì)齊或右對(duì)齊模式。

如設(shè)置12位模式，IO口上輸出的電壓值和設(shè)置的數(shù)字值對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式為：

其中VREF為參考電壓，DAC_DO為設(shè)置的數(shù)字值。

DAC 的主要特征如下：

? 8 位或 12 位分辨率，數(shù)據(jù)右對(duì)齊或左對(duì)齊；

? 支持 DMA 功能；

? 同步更新轉(zhuǎn)換；

? 外部事件觸發(fā)轉(zhuǎn)換；

? 可配置的內(nèi)部緩沖區(qū)；

? 外部參考電壓， VREF+；

? 噪聲波形(LSFR 噪聲模式和三角噪聲模式)；

? 雙 DAC 并發(fā)模式

以下為GD32F303 DAC的框圖：

這里著重講下DAC的觸發(fā)源，DAC觸發(fā)源通過DAC_CTL寄存器中 DTSELx 位來進(jìn)行選擇。DAC的觸發(fā)源見下表：

DAC有兩個(gè)類型的數(shù)據(jù)寄存器——DAC保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器（DACx_DH）和DAC 數(shù)據(jù)輸出寄存器（DACx_DO），用戶將數(shù)字量寫入到DACx_DH中，只有當(dāng)DACx_DH中的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到DACx_DO時(shí)，IO口才會(huì)實(shí)際輸出對(duì)應(yīng)電壓值。

當(dāng)使能了外部觸發(fā)模式（通過設(shè)置 DAC_CTL 寄存器的 DTENx 位控制），當(dāng)已經(jīng)選擇的觸發(fā)事件發(fā)生， DAC 保持?jǐn)?shù)據(jù)（DACx_DH）會(huì)被轉(zhuǎn)移到 DAC 數(shù)據(jù)輸出寄存器（DACx_DO）。如果沒有使能外部觸發(fā)模式，當(dāng)數(shù)據(jù)寫到DACx_DH后就會(huì)立即轉(zhuǎn)移到DACx_DO中，此時(shí)相應(yīng)IO口即輸出對(duì)應(yīng)電壓。

14.2.2 DAC 輸出緩沖

為了降低輸出阻抗并驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，每個(gè)DAC 模塊內(nèi)部各集成了一個(gè)輸出緩沖區(qū)。

缺省情況下，輸出緩沖區(qū)是開啟的，可以通過設(shè)置 DAC_CTL 寄存器的 DBOFFx 位來開啟或關(guān)閉緩沖區(qū)。打開緩沖區(qū)可以增強(qiáng)DAC對(duì)外驅(qū)動(dòng)能力。

14.2.3 DAC ?DMA 功能

在外部觸發(fā)使能的情況下，通過設(shè)置 DAC_CTL 寄存器的DDMAENx 位來使能 DMA 請(qǐng)求。當(dāng)有外部硬件觸發(fā)的時(shí)候（不是軟件觸發(fā)），則產(chǎn)生一個(gè)DMA 請(qǐng)求。

14.3 硬件設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)功能是將設(shè)定的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為電壓，硬件設(shè)計(jì)如下：

可以看到是使用PA5即DAC1輸出電壓，讀者可以通過測(cè)量H9口進(jìn)行電壓測(cè)量

14.4 代碼解析

14.4.1 DAC 配置函數(shù)

在driver_dac.c中定義了DAC的配置函數(shù)driver_dac_config：

C
void driver_dac_config(uint32_t dac_periph)
{
/*使能GPIOA時(shí)鐘*/
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
/*使能DAC時(shí)鐘*/
rcu_periph_clock_enable(RCU_DAC);
/*依據(jù)選擇的DAC號(hào)來初始化IO口*/
if(dac_periph == DAC0)
{
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);
}
else
{
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_5);
}
/*DAC復(fù)位*/
dac_deinit();
/*DAC外部觸發(fā)禁能，即數(shù)據(jù)寫入到保持寄存器就會(huì)自動(dòng)輸出電壓*/
dac_trigger_disable(dac_periph);
/*DAC噪聲關(guān)閉*/
dac_wave_mode_config(dac_periph, DAC_WAVE_DISABLE);
/*輸出緩沖打開*/
dac_output_buffer_enable(dac_periph);
/*DAC使能*/
dac_enable(dac_periph);
}

14.4.2 DAC數(shù)據(jù)寫入函數(shù)

在driver_dac.c中定義了DAC的數(shù)據(jù)寫入函數(shù)driver_dac_out，調(diào)用這個(gè)函數(shù)后即將數(shù)字值寫入到DAC數(shù)據(jù)保持寄存器中：

C
void driver_dac_out(uint32_t dac_periph, uint32_t dac_align, uint16_t data)
{
/*寫入數(shù)據(jù)到DAC保持寄存器*/
dac_data_set(dac_periph,dac_align,data);
}

14.4.3 main函數(shù)實(shí)現(xiàn)

以下為main函數(shù)代碼：

C
int main(void)
{
driver_init();//delay函數(shù)初始化
bsp_uart_init(&BOARD_UART);//BOARD_UART串口初始化
driver_dac_config(DACx);//DAC配置
while (1)
{
delay_ms(200);//延時(shí)200ms
DAC_data += 200;//DAC_data值自增加200
if(DAC_data>4000)//DAC防止溢出
{
DAC_data = 0;
}

printf(" the DAC_data is %d \r\n", DAC_data);//打印DAC data數(shù)據(jù)
driver_dac_out(DACx,DAC_ALIGN_12B_R,DAC_data);//輸出電壓
}
}

本例程main函數(shù)首先進(jìn)行了延時(shí)函數(shù)初始化，再配置開發(fā)板上的USB串口，接著進(jìn)行DAC配置。DAC配置函數(shù)中的實(shí)參通過main.c中定義，讀者可根據(jù)實(shí)際需求修改：