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上幾章，我們介紹了 STM32F4 的 ADC 使用，本章我們將向大家介紹 STM32F4 的 DAC

功能。在本章中，我們將利用按鍵（或 USMART）控制 STM32F4 內(nèi)部 DAC1 來輸出電壓，

通過 ADC1 的通道 5 采集 DAC 的輸出電壓，在 LCD 模塊上面顯示 ADC 獲取到的電壓值以

及 DAC 的設(shè)定輸出電壓值等信息。本章將分為如下幾個(gè)部分：

26.1 STM32F4 DAC 簡介

26.2 硬件設(shè)計(jì)

26.3 軟件設(shè)計(jì)

26.4 下載驗(yàn)證

26.1 STM32F4 DAC 簡介

STM32F4 的 DAC 模塊(數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換模塊)是 12 位數(shù)字輸入，電壓輸出型的 DAC。DAC

可以配置為 8 位或 12 位模式，也可以與 DMA 控制器配合使用。DAC 工作在 12 位模式時(shí)，

數(shù)據(jù)可以設(shè)置成左對齊或右對齊。DAC 模塊有 2 個(gè)輸出通道，每個(gè)通道都有單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器。

在雙 DAC 模式下，2 個(gè)通道可以獨(dú)立地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也可以同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并同步地更新 2 個(gè)

通道的輸出。DAC 可以通過引腳輸入?yún)⒖茧妷?Vref+（通 ADC 共用）以獲得更精確的轉(zhuǎn)換

結(jié)果。

STM32F4 的 DAC 模塊主要特點(diǎn)有：

① 2 個(gè) DAC 轉(zhuǎn)換器：每個(gè)轉(zhuǎn)換器對應(yīng) 1 個(gè)輸出通道

② 8 位或者 12 位單調(diào)輸出

③ 12 位模式下數(shù)據(jù)左對齊或者右對齊

④ 同步更新功能

⑤ 噪聲波形生成

⑥ 三角波形生成

⑦ 雙 DAC 通道同時(shí)或者分別轉(zhuǎn)換

⑧ 每個(gè)通道都有 DMA 功能

單個(gè) DAC 通道的框圖如圖 26.1.1 所示：

圖 26.1.1 DAC 通道模塊框圖

圖中 VDDA 和 VSSA 為 DAC 模塊模擬部分的供電，而 Vref+則是 DAC 模塊的參考電

壓。DAC_OUTx 就是 DAC 的輸出通道了（對應(yīng) PA4 或者 PA5 引腳）。

從圖 26.1.1 可以看出，DAC 輸出是受 DORx 寄存器直接控制的，但是我們不能直接往

DORx 寄存器寫入數(shù)據(jù)，而是通過 DHRx 間接的傳給 DORx 寄存器，實(shí)現(xiàn)對 DAC 輸出的控

制。前面我們提到，STM32F4 的 DAC 支持 8/12 位模式，

8 位模式的時(shí)候是固定的右對齊的，

而 12 位模式又可以設(shè)置左對齊/右對齊。單 DAC 通道 x，總共有 3 種情況：

① 8位數(shù)據(jù)右對齊：用戶將數(shù)據(jù)寫入DAC_DHR8Rx[7:0]位（實(shí)際存入DHRx[11:4]位）。

② 12 位數(shù)據(jù)左對齊：用戶將數(shù)據(jù)寫入 DAC_DHR12Lx[15:4]位（實(shí)際存入 DHRx[11:0]

位）。

③ 12 位數(shù)據(jù)右對齊：用戶將數(shù)據(jù)寫入 DAC_DHR12Rx[11:0]位（實(shí)際存入 DHRx[11:0]

位）。

我們本章使用的就是單 DAC 通道 1，采用 12 位右對齊格式，所以采用第③種情況。

如果沒有選中硬件觸發(fā)(寄存器 DAC_CR1 的 TENx 位置’0’

)，存入寄存器 DAC_DHRx

的數(shù)據(jù)會(huì)在一個(gè) APB1 時(shí)鐘周期后自動(dòng)傳至寄存器 DAC_DORx。如果選中硬件觸發(fā)(寄存器

DAC_CR1 的 TENx 位置’1’)，數(shù)據(jù)傳輸在觸發(fā)發(fā)生以后 3 個(gè) APB1 時(shí)鐘周期后完成。 一

旦數(shù)據(jù)從 DAC_DHRx 寄存器裝入 DAC_DORx 寄存器，在經(jīng)過時(shí)間

之后，輸出即有效，這段時(shí)間的長短依電源電壓和模擬輸出負(fù)載的不同會(huì)有所變化。我們可以從

STM32F407ZGT6 的數(shù)據(jù)手冊查到

的典型值為 3us，最大是 6us。所以 DAC 的轉(zhuǎn)

換速度最快是 333K 左右。

本章我們將不使用硬件觸發(fā)（TEN=0），其轉(zhuǎn)換的時(shí)間框圖如圖 26.1.2 所示：

圖 26.1.2 TEN=0 時(shí) DAC 模塊轉(zhuǎn)換時(shí)間框圖

DAC_CR 的低 16 位用于控制通道 1，而高 16 位用于控制通道 2，我們這里僅列出比較

重要的最低 8 位的詳細(xì)描述，如圖 26.1.4 所示：

圖 26.1.4 寄存器 DAC_CR 低八位詳細(xì)描述

首先，我們來看 DAC 通道 1 使能位(EN1)，該位用來控制 DAC 通道 1 使能的，本章我

們就是用的 DAC 通道 1，所以該位設(shè)置為 1。

再看關(guān)閉 DAC 通道 1 輸出緩存控制位（BOFF1），這里 STM32F4 的 DAC 輸出緩存做

的有些不好，如果使能的話，雖然輸出能力強(qiáng)一點(diǎn)，但是輸出沒法到 0，這是個(gè)很嚴(yán)重的問

題。所以本章我們不使用輸出緩存。即設(shè)置該位為 1。

DAC 通道 1 觸發(fā)使能位（TEN1），該位用來控制是否使用觸發(fā)，里我們不使用觸發(fā)，

所以設(shè)置該位為 0。

DAC 通道 1 觸發(fā)選擇位（TSEL1[2:0]），這里我們沒用到外部觸發(fā)，所以設(shè)置這幾個(gè)位

為 0 就行了。

DAC 通道 1 噪聲/三角波生成使能位（WAVE1[1:0]），這里我們同樣沒用到波形發(fā)生器，

故也設(shè)置為 0 即可。

DAC 通道 1 屏蔽/復(fù)制選擇器（MAMP[3:0]），這些位僅在使用了波形發(fā)生器的時(shí)候有

用，本章沒有用到波形發(fā)生器，故設(shè)置為 0 就可以了。

最后是 DAC 通道 1 DMA 使能位（DMAEN1），本章我們沒有用到 DMA 功能，故還是

設(shè)置為 0。

通道 2 的情況和通道 1 一模一樣，這里就不不細(xì)說了。在 DAC_CR 設(shè)置好之后，DAC

就可以正常工作了，我們僅需要再設(shè)置 DAC 的數(shù)據(jù)保持寄存器的值，就可以在 DAC 輸出

通道得到你想要的電壓了（對應(yīng) IO 口設(shè)置為模擬輸入）。本章，我們用的是 DAC 通道 1 的

12 位右對齊數(shù)據(jù)保持寄存器：DAC_DHR12R1，該寄存器各位描述如圖 26.1.5 所示：

圖 26.1.5 寄存器 DAC_DHR12R1 各位描述

該寄存器用來設(shè)置 DAC 輸出，通過寫入 12 位數(shù)據(jù)到該寄存器，就可以在 DAC 輸出通

道 1（PA4）得到我們所要的結(jié)果。

通過以上介紹，我們了解了 STM32F4 實(shí)現(xiàn) DAC 輸出的相關(guān)設(shè)置，本章我們將使用 DAC

模塊的通道 1 來輸出模擬電壓。這里我們用到的庫函數(shù)以及相關(guān)定義分布在文件

stm32f4xx_dac.c 以及頭文件 stm32f4xx_dac.h 中。實(shí)現(xiàn)上面功能的詳細(xì)設(shè)置步驟如下：

1）開啟 PA 口時(shí)鐘，設(shè)置 PA4 為模擬輸入。

STM32F407ZGT6 的 DAC 通道 1 是接在 PA4 上的，所以，我們先要使能 GPIOA 的時(shí)

鐘，然后設(shè)置 PA4 為模擬輸入。

這里需要特別說明一下，雖然 DAC 引腳設(shè)置為輸入，但是 STM32F4 內(nèi)部會(huì)連接在 DAC

模擬輸出上,這在我們引腳復(fù)用映射章節(jié)有講解。程序如下：

__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();

//使能 DAC 時(shí)鐘

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//開啟 GPIOA 時(shí)鐘

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_4; //PA4

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_ANALOG; //模擬

GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;

//不帶上下拉

HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);

對于 DAC 通道與引腳對應(yīng)關(guān)系，這在 STM32F4 的數(shù)據(jù)手冊引腳表上有列出，如下圖：

圖 26.1.6 DAC 通道引腳對應(yīng)關(guān)系

2）初始化 DAC,設(shè)置 DAC 的工作模式。

HAL 庫中提供了一個(gè) DAC 初始化函數(shù) HAL_DAC_Init，該函數(shù)聲明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef* hdac);

該函數(shù)并沒有設(shè)置任何 DAC 相關(guān)寄存器，也就是說沒有對 DAC 進(jìn)行任何配置，它只

是 HAL 庫提供用來在軟件上初始化 DAC，也就是說，為后面 HAL 庫操作 DAC 做好準(zhǔn)備。

它有一個(gè)很重要的作用就是在函數(shù)內(nèi)部會(huì)調(diào)用 DAC 的 MSP 初始化函數(shù) HAL_DAC_MspInit，

該函數(shù)聲明如下：

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac);

一般情況下，步驟 1 中的與 MCU 相關(guān)的時(shí)鐘使能和 IO 口配置都放在該函數(shù)中實(shí)現(xiàn)。

HAL 庫提供了一個(gè)很重要的 DAC 配置函數(shù) HAL_DAC_ConfigChannel，該函數(shù)用來配

置 DAC 通道的觸發(fā)類型以及輸出緩沖。該函數(shù)聲明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef* hdac,

DAC_ChannelConfTypeDef* sConfig, uint32_t Channel);

第一個(gè)入口參數(shù)非常簡單，為 DAC 初始化句柄，和 HAL_DAC_Init 保存一致即可。

第三個(gè)入口參數(shù) Channel 用來配置 DAC 通道，比如我們使用 PA4，也就是 DAC 通道 1，

所以配置值為 DAC_CHANNEL_1 即可。

接下來我們看看第二個(gè)入口參數(shù) sConfig，該參數(shù)是 DAC_ChannelConfTypeDef 結(jié)構(gòu)體

指針類型，結(jié)構(gòu)體 DAC_ChannelConfTypeDef 定義如下：

typedef struct

{

uint32_t DAC_Trigger;

// DAC 觸發(fā)類型

uint32_t DAC_OutputBuffer; //輸出緩沖

}DAC_ChannelConfTypeDef;

成員變量DAC_Trigger 用來設(shè)置DAC 觸發(fā)類型，DAC_OutputBuffer 用來設(shè)置輸出緩沖，

這在我們前面都有講解。DAC 初始化配置實(shí)例代碼如下：

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; //不使用觸發(fā)功能

DACCH1_Config.DAC_OutputBuffer=DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;

HAL_DAC_ConfigChannel(&DAC1_Handler,&DACCH1_Config,DAC_CHANNEL_1);

3）使能 DAC 轉(zhuǎn)換通道

初始化 DAC 之后，理所當(dāng)然要使能 DAC 轉(zhuǎn)換通道，HAL 庫函數(shù)是：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);

該函數(shù)非常簡單，第一個(gè)參數(shù)是 DAC 句柄，第二個(gè)用來設(shè)置 DAC 通道。

4）設(shè)置 DAC 的輸出值。

通過前面 3 個(gè)步驟的設(shè)置，DAC 就可以開始工作了，我們使用 12 位右對齊數(shù)據(jù)格式，，

就可以在 DAC 輸出引腳（PA4）得到不同的電壓值了，HAL 庫函數(shù)為：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac,

uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data);

該函數(shù)從入口參數(shù)可以看出，它是配置 DAC 的通道輸出值，同時(shí)通過第三個(gè)入口參數(shù)

設(shè)置對齊方式。

最后，再提醒一下大家，本例程，我們使用的是 3.3V 的參考電壓， 即 Vref+ 連 接

VDDA。

通過以上幾個(gè)步驟的設(shè)置，我們就能正常的使用 STM32F4 的 DAC 通道 1 來輸出不同

的模擬電壓了。

26.2 硬件設(shè)計(jì)

本章用到的硬件資源有：

1） 指示燈 DS0

2） KEY_UP 和 KEY1 按鍵

3） 串口

4） TFTLCD 模塊

5） ADC

6） DAC

本章，我們使用 DAC 通道 1 輸出模擬電壓，然后通過 ADC1 的通道 1 對該輸出電壓進(jìn)

行讀取，并顯示在 LCD 模塊上面，DAC 的輸出電壓，我們通過按鍵（或 USMART）進(jìn)行

設(shè)置。

我們需要用到 ADC 采集 DAC 的輸出電壓，所以需要在硬件上把他們短接起來。ADC

和 DAC 的連接原理圖如圖 26.2.1 所示：

圖 26.2.1 ADC、DAC 與 STM32F4 連接原理圖

P12 是多功能端口，我們只需要通過跳線帽短接 P14 的 ADC 和 DAC，就可以開始做本

章實(shí)驗(yàn)了。如圖 26.2.2 所示：

圖 26.2.2 硬件連接示意圖

26.3 軟件設(shè)計(jì)

打開本章實(shí)驗(yàn)工程可以發(fā)現(xiàn)，我們相比 ADC 實(shí)驗(yàn)，在庫函數(shù)中主要是添加了 dac 支持

的相關(guān)文件 stm32f4xx_hal_dac.c 以及包含頭文件 stm32f4xx_hal_dac.h。同時(shí)我們在

HARDWARE 分組下面新建了 dac.c 源文件以及包含對應(yīng)的頭文件 dac.h。這兩個(gè)文件用來存

放我們編寫的 ADC 相關(guān)函數(shù)和定義。打開 dac.c，代碼如下：

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; //不使用觸發(fā)功能

DACCH1_Config.DAC_OutputBuffer=DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;

//DAC1 輸出緩沖關(guān)閉

HAL_DAC_ConfigChannel(&DAC1_Handler,&DACCH1_Config,

DAC_CHANNEL_1);//DAC 通道 1 配置

HAL_DAC_Start(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1); //開啟 DAC 通道 1

}

//DAC 底層驅(qū)動(dòng)，時(shí)鐘配置，引腳 配置

//此函數(shù)會(huì)被 HAL_DAC_Init()調(diào)用

//hdac:DAC 句柄

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();

//使能 DAC 時(shí)鐘

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//開啟 GPIOA 時(shí)鐘

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_4;

//PA4

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_ANALOG; //模擬

GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;

//不帶上下拉

HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);

}

//設(shè)置通道 1 輸出電壓

//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 位右對齊數(shù)據(jù)格式設(shè)置 DAC 值

}

此部分代碼就 2 個(gè)函數(shù)，Dac1_Init 函數(shù)用于初始化 DAC 通道 1。這里基本上是按我們

上面的步驟來初始化的，我們用序號(hào)①~⑤已經(jīng)標(biāo)示這些步驟。經(jīng)過這個(gè)初始化之后，我們

就可以正常使用 DAC 通道 1 了。第二個(gè)函數(shù) Dac1_Set_Vol，用于設(shè)置 DAC 通道 1 的輸出

電壓，實(shí)際就是將電壓值轉(zhuǎn)換為 DAC 輸入值。

其他頭文件代碼就比較簡單，這里我們不做過多講解，接下來我們來看看主函數(shù)代碼：

int main(void)

{

u16 adcx;

float temp;

u8 t=0;

u16 dacval=0;

u8 key;

HAL_Init();

//初始化 HAL 庫

Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);

//設(shè)置時(shí)鐘,168Mhz

delay_init(168);

//初始化延時(shí)函數(shù)

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;//設(shè)置字體為藍(lán)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);//初始值為 0

while(1)

{

t++;

key=KEY_Scan(0);

if(key==WKUP_PRES)

{

if(dacval<4000)dacval+=200;

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dacval);//設(shè)置 DAC 值

}else if(key==2)

{

if(dacval>200)dacval-=200;

else dacval=0;

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dacval);//設(shè)置 DAC 值

}

if(t==10||key==KEY1_PRES||key==WKUP_PRES)

//WKUP/KEY1 按下了,或者定時(shí)時(shí)間到了

{

adcx=DAC_GetDataOutputValue(DAC_Channel_1);]

//讀取前面設(shè)置 DAC 的值

LCD_ShowxNum(94,150,adcx,4,16,0); //顯示 DAC 寄存器值

temp=(float)adcx*(3.3/4096);

//得到 DAC 電壓值

adcx=temp;

LCD_ShowxNum(94,170,temp,1,16,0);//顯示電壓值整數(shù)部分

temp-=adcx;

temp*=1000;

LCD_ShowxNum(110,170,temp,3,16,0X80); //顯示電壓值的小數(shù)部分

adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_5,10); //得到 ADC 轉(zhuǎn)換值

temp=(float)adcx*(3.3/4096);

//得到 ADC 電壓值

adcx=temp;

LCD_ShowxNum(94,190,temp,1,16,0);

//顯示電壓值整數(shù)部分

temp-=adcx;

temp*=1000;

LCD_ShowxNum(110,190,temp,3,16,0X80); //顯示電壓值的小數(shù)部分

LED0=!LED0;

t=0;

}

delay_ms(10);

}

}

此部分代碼，我們先對需要用到的模塊進(jìn)行初始化，然后顯示一些提示信息，本章我們

通過 KEY_UP（WKUP 按鍵）和 KEY1（也就是上下鍵）來實(shí)現(xiàn)對 DAC 輸出的幅值控制。

按下 KEY_UP 增加，按 KEY1 減小。同時(shí)在 LCD 上面顯示 DHR12R1 寄存器的值、DAC

設(shè)計(jì)輸出電壓以及 ADC 采集到的 DAC 輸出電壓。

26.4 下載驗(yàn)證

在代碼編譯成功之后，我們通過下載代碼到 ALIENTEK 探索者 STM32F4 開發(fā)板上，

可以看到 LCD 顯示如圖 26.4.1 所示：

圖 26.4.1 DAC 實(shí)驗(yàn)測試圖

同時(shí)伴隨 DS0 的不停閃爍，提示程序在運(yùn)行。此時(shí)，我們通過按 KEY_UP 按鍵，可以

看到輸出電壓增大，按 KEY1 則變小。

總結(jié)

以上是生活随笔為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 实验的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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