STM32F4—

DAC简介
DAC（Digital to analog converter）即数字模拟转换器，它可以将数字信号转换为模拟信号。它的功能与ADC相反。在常见的数字信号系统中，大部分传感器信号被转化成电压信号，而 ADC 把电压模拟信号转换成易于计算机存储、处理的数字编码，由计算机处理完成后，再由 DAC 输出电压模拟信号，该电压模拟信号常常用来驱动某些执行器件，使人类易于感知。如音频信号的采集及还原就是这样一个过程。
STM32F4 DAC模块是 12 位电压输出数模转换器，它可以配置为 8 位或 12 位模式，也可以与DMA 控制器配合使用。DAC工作在 12 位模式下，数据可以采用左对齐或右对齐。DAC工作在8位模式下，数据只有右对齐方式。DAC 有两个输出通道，每个通道各有一个转换器。在 DAC 双通道模式下，每个通道可以单独进行转换；当两个通道组合在一起同步执行更新操作时，也可以同时进行转换。DAC可通过一个输入参考电压引脚 VREF+ （与ADC 共享）来提高转换后的数据精度。
STM32F4 DAC主要特性：
● 两个 DAC 转换器：各对应一个输出通道
● 12 位模式下数据采用左对齐或右对齐
● 同步更新功能
● 生成噪声波
● 生成三角波
● DAC 双通道单独或同时转换
● 每个通道都具有 DMA 功能
● DMA 下溢错误检测
● 通过外部触发信号进行转换
● 输入参考电压 VREF+

（1）标号1：电压输入引脚
同ADC一样，VDDA与VSSA是DAC模块的供电引脚，而VREF+是DAC模块的参考电压，开发板上已经将VREF+连接到VDDA，所以参考电压范围是0-3.3V。
（2）标号2：DAC转换
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。如果未选择硬件触发（ DAC_CR 寄存器中的 TENx 位复位），那么经过一个 APB1 时钟周期后，DAC_DHRx 寄存器中存储的数据将自动转移到 DAC_DORx 寄存器。但是，如果选择硬件触发（置位 DAC_CR 寄存器中的 TENx 位）且触发条件到来，将在三个 APB1 时钟周期后进行转移。
当 DAC_DORx 加载了 DAC_DHRx 内容时，模拟输出电压将在一段时间 tSETTLING 后可用，具体时间取决于电源电压和模拟输出负载。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。
DHRx内装载着我们要输出的数据，前面我们提到，STM32F4 的 DAC 支持 8/12 位模式，8 位模式的时候数据是固定的右对齐的，而 12 位模式数据可以设置左对齐/右对齐。对于DAC单通道 x，总共有 3 种情况
① 8 位右对齐：用户必须将数据加载到 DAC_DHR8Rx [7:0] 位（存储到DHRx[11:4] 位）。
② 12 位左对齐：用户必须将数据加载到 DAC_DHR12Lx [15:4] 位（存储到DHRx[11:0] 位）。
③ 12 位右对齐：用户必须将数据加载到 DAC_DHR12Rx [11:0] 位（存储到DHRx[11:0] 位）。
每个 DAC 通道都具有 DMA 功能。两个 DMA 通道用于处理 DAC 通道的 DMA 请求。当 DMAENx 位置 1 时，如果发生外部触发（而不是软件触发），则将产生 DAC DMA 请求。 DAC_DHRx 寄存器的值随后转移到 DAC_DORx 寄存器。在双通道模式下，如果两个 DMAENx 位均置 1，则将产生两个 DMA 请求。如果只需要一个DMA 请求，应仅将相应 DMAENx 位置 1。这样，应用程序可以在双通道模式下通过一个DMA 请求和一个特定 DMA 通道来管理两个 DAC 通道。
由于DAC DMA 请求没有缓冲队列。这样，如果第二个外部触发到达时尚未收到第一个外部触发的确认，将不会发出新的请求，并且 DAC_SR 寄存器中的 DAM 通道下溢标志 DMAUDRx将置 1，以报告这一错误状况。DMA 数据传输随即禁止，并且不再处理其他 DMA 请求。DAC 通道仍将继续转换旧有数据。这时软件应通过写入“ 1”来将 DMAUDRx 标志清零，将所用 DMA 数据流的 DMAEN 位清零，并重新初始化 DMA 和 DAC 通道，以便正确地重新开始 DMA 传输。软件应修改 DAC 触发转换频率或减轻 DMA 工作负载，以避免再次发生 DMA 下溢。最后，可通过使能 DMA 数据传输和转换触发来继续完成 DAC 转换。
对于各 DAC 通道，如果使能 DAC_CR 寄存器中相应的 DMAUDRIEx位，还将产生中断。
（3）标号3：DAC触发选择
如果 TENx 控制位置 1，可通过外部事件（定时计数器、外部中断线
）触发转换。TSELx[2:0]控制位将决定通过 8 个可能事件中的哪一个来
触发转换，外部触发源如图

如果选择软件触发，一旦 SWTRIG 位置 1，转换即会开始。DAC_DHRx 寄存器的内容只需一个 APB1 时钟周期即可转移到DAC_DORx
寄存器，加载完成后，SWTRIG 即由硬件复位。
（4）标号4：DAC输出
DAC_OUTx 就是 DAC 的输出通道，DAC1_OUT对应 PA4引脚，DAC1_OUT对应 PA5引脚。要让DAC通道正常输出，需将 DAC_CR 寄存器中的相应 ENx 位置 1，这样就可接通对应 DAC 通道。经过一段启动时间tWAKEUP 后，DAC 通道被真正使能。使能 DAC 通道 x 后，相应 GPIO 引脚（PA4 或 PA5）将自动连接到模拟转换器输出(DAC_OUTx)。为了避免寄生电流消耗，应首先将 PA4 或 PA5 引脚配置为模拟模式 (AIN)。
当 DAC 的参考电压为 Vref+的时候，DAC 的输出电压是线性的从0~Vref+， 12 位模式下 DAC 输出电压与 Vref+以及 DORx 的计算公式
如下：

STM32F4 DAC配置步骤
（1）使能端口及DAC时钟，设置引脚为模拟输入

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;//模拟输入
（2）初始化DAC，设置DAC工作模式
void DAC_Init(uint32_t DAC_Channel, DAC_InitTypeDef* DAC_InitStruct);
DAC_Trigger：设置是否使用触发功能。前面介绍框图时已经说了DAC具有多个触发源，有定时器触发，外部中断线9触发，软件触发和不使用触发。

DAC_WaveGeneration：设置是否使用波形发生。

DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude：设置屏蔽/幅值选择器。这个变量只在使用波形发生器的时候才有用，通常我们设置为 0 即可，值为DAC_LFSRUnmask_Bit0。
DAC_OutputBuffer：设置输出缓存控制位。通常我们不使用输出缓存功能，所以配置参数为DAC_OutputBuffer_Disable。
（3）使能DAC的输出通道
void DAC_Cmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);
DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE); //使能DAC通道1
（4）设置DAC的输出值
通过前面 4 个步骤的设置， DAC 就可以开始工作了，如果我们使用 12 位右对齐数据格式，我们通过设置 DHR12R1，就可以在 DAC 输出引脚（PA4）得到不同的电压值了。设置DHR12R1 的库函数是：
DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0); //12位右对齐数据格式设置DAC值
库函数中，还提供一个读取 DAC 对应通道最后一次转换的数值，函数是：uint16_t DAC_GetDataOutputValue(uint32_t DAC_Channel);

D1指示灯用来提示系统运行状态，K_UP按键用来增加DAC输入值，K_DOWN按键用来减小DAC输入值，输入值的改变将控制DAC1_OUT电压输出。通过串口1将DAC1_OUT输出的电压值打印出来。

dac.c

#include "dac.h"void DAC1_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;DAC_InitTypeDef  DAC_InitStructure;//使能端口和DAC时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);//初始化端口GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AN; //模拟输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4;//管脚设置GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;//浮空GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化端口结构体//初始化DAC，设置DAC工作模式DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None ; //不使用触发功能DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None; // 不使用波形发生器DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0; //不使用波形发生器所以可以随意设置DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;  //不使用输出缓存DAC_Init(DAC_Channel_1,&DAC_InitStructure); //通道一初始化DACDAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0);  //12位右对齐数据格式设置DAC值DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);  //使能DAC通道1}

main.c

#include "system.h"
#include "SysTick.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "dac.h"
#include "key.h"int main()
{   u8 i=0;u8 key;int dac_value = 0;u16 dacval;float dac_vol;SysTick_Init(168);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  //中断优先级分组 分2组LED_Init();USART1_Init(9600);DAC1_Init();KEY_Init();while(1){key = KEY_Scan(0);if(key == KEY_UP){dac_value += 400;if(dac_value>=4000){dac_value = 4000;}DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dac_value); //将值赋给寄存器}if(key == KEY_DOWN){dac_value -= 400;if(dac_value <= 0){dac_value = 0;}DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dac_value); //将值赋给寄存器}i++;if(i%20==0){led1=!led1;}if(i%100 == 0){dacval = DAC_GetDataOutputValue(DAC_Channel_1); //读取DAC 对应通道最后一次转换的数值dac_vol = (float)dacval*(3.3/4096);printf("输出DAC电压值为%.2f\r\n",dac_vol);}myDelay_ms(10);}
}

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