本文主要是介绍【正点原子STM32连载】第四十一章 DAC输出正弦波实验 摘自【正点原子】APM32F407最小系统板使用指南,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
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第四十一章 DAC输出正弦波实验
本章将使用TMR7的更新事件用于TRGO触发DAC通道1输出DMA1数据流5通道7从使用软件算法生成的正弦波数据,以输出正弦波。通过本章的学习,读者将学习到DAC、TMR、DMA的使用。
本章分为如下几个小节:
41.1 硬件设计
41.2 程序设计
41.3 下载验证
41.1 硬件设计
41.1.1 例程功能
- 按下KEY_UP和KEY0按键,可分别利用DAC输出高采样率和低采样率的正弦波
- 可通过USMART设置DAC输出正弦波的频率
- LED0闪烁,指示程序正在运行
41.1.2 硬件资源 - LED
LED0 - PF9 - 按键
KEY0 - PE4
KEY_UP - PA0 - USART1(PA9、PA10连接至板载USB转串口芯片上)
- 正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏,16位8080并口驱动)
- ADC1
通道1 - PA1 - DAC
通道1 - PA4 - TMR7
- DMA1
数据流5 通道7
41.1.3 原理图
本章实验使用的DAC为APM32F407的片上资源,因此没有对应的连接原理图。
41.2 程序设计
41.2.1 Geehy标准库的TMR驱动
本章实验中将使用TMR7的更新事件产生TRGO事件,该TRGO事件将用于触发DAC,其具体的步骤如下:
①:配置TMR7的自动重装载值和预分频器数值
②:配置TMR7的TRGO事件的触发源为更新事件
③:使能TMR7
在Geehy标准库中对应的驱动函数如下:
①:配置TMR
请见第16.2.1小节中配置TMR的相关章节。
②:配置TMR的TRGO触发源
该函数用于配置TMR的TRGO触发源,其函数原型如下所示:
void TMR_SelectOutputTrigger(TMR_T* tmr, TMR_TRGO_SOURCE_T TRGOSource);
该函数的形参描述,如下表所示:
形参 描述
tmr 指向TMR外设结构体的指针
例如:TMR1、TMR2等(在apm32f4xx.h文件中有定义)
TRGOSource 指定的TRGO触发源
例如:TMR_TRGO_SOURCE_RESET、TMR_TRGO_SOURCE_UPDATE等(在apm32f4xx_tmr.h文件中有定义)
表41.2.1.1 函数TMR_SelectOutputTrigger()形参描述
该函数的返回值描述,如下表所示:
返回值 描述
无 无
表41.2.1.2 函数TMR_SelectOutputTrigger()返回值描述
该函数的使用示例,如下所示:
#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_tmr.h"void example_fun(void)
{/* 配置TMR1的TRGO触发源为更新事件 */TMR_SelectOutputTrigger(TMR1, TMR_TRGO_SOURCE_UPDATE);
}
③:使能TMR
请见第16.2.1小节中使能TMR的相关内容。
41.2.2 Geehy标准库的DMA驱动
请见第三十四章“DMA实验”中Geehy标准库的DMA驱动的相关内容。
41.2.3 Geehy标准库的DAC驱动
本章实验与第四十章一样,使用DAC通道1(PA4引脚)输出电压,不同之处在于,本章使用使用DMA自动将DAC通道1待输出的数据写入DAC的数据保持寄存器,以输出正弦波。其中对DAC的操作请见第四十章中Geehy标准库的DAC驱动的相关内容,本小节仅介绍DAC使用DMA的相关步骤,其具体的步骤如下:
①:使能DAC通道1DMA
在Geehy标准库中对应的驱动函数如下:
①:使能DAC通道DMA
该函数用于使能DAC指定通道的DMA,其函数原型如下所示:
void DAC_DMA_Enable(DAC_CHANNEL_T channel);
该函数的形参描述,如下表所示:
形参 描述
channel 指定DAC的通道
例如:DAC_CHANNEL_1、DAC_CHANNEL_2(在apm32f4xx_dac.h文件中有定义)
表41.2.3.1 函数DAC_DMA_Enable()形参描述
该函数的返回值描述,如下表所示:
返回值 描述
无 无
表41.2.3.2 函数DAC_DMA_Enable()返回值描述
该函数的使用示例,如下所示:
#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_dac.h"void example_fun(void)
{/* 使能DAC通道1DMA */DAC_DMA_Enable(DAC_CHANNEL_1);
}
41.2.4 DAC驱动
本章实验的DAC驱动主要负责向应用层提供DAC的初始化和使能DAC输出指定幅值、频率的正弦波。本章实验中,DAC的驱动代码包括dac.c和dac.h两个文件。
DAC驱动中,DAC的初始化函数,如下所示:
/*** @brief 初始化DAC输出波形* @param outx: 待初始化的DAC通道* @arg1: DAC通道1* @arg2: DAC通道2* @retval 无*/
void dac_dma_wave_init(uint8_t outx)
{GPIO_Config_T gpio_init_struct;DAC_Config_T dac_init_struct;DMA_Config_T dma_init_struct;DAC_CHANNEL_T dac_channel = (outx == 1) ? DAC_CHANNEL_1 : DAC_CHANNEL_2;DMA_Stream_T *dma_stream = (outx == 1) ? DMA1_Stream5 : DMA1_Stream6;/* 使能时钟 */RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_DAC); /* 使能DAC时钟 */RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOA); /* 使能DAC输出引脚端口时钟 */RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_TMR7); /* 使能TMR7时钟 */RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_DMA1); /* 使能DMA1时钟 *//* 配置DAC输出引脚 */gpio_init_struct.pin = (outx == 1) ? GPIO_PIN_4 : GPIO_PIN_5;gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_AN;gpio_init_struct.pupd = GPIO_PUPD_NOPULL;GPIO_Config(GPIOA, &gpio_init_struct);/* 配置DAC */dac_init_struct.trigger = DAC_TRIGGER_TMR7_TRGO;dac_init_struct.outputBuffer = DAC_OUTPUT_BUFFER_ENBALE;dac_init_struct.waveGeneration = DAC_WAVE_GENERATION_NONE;dac_init_struct.maskAmplitudeSelect = DAC_LFSR_MASK_BIT11_1;DAC_Config(dac_channel, &dac_init_struct);/* 复位DMA */DMA_Reset(dma_stream);while (DMA_ReadCmdStatus(dma_stream) != DISABLE);/* 配置DMA */dma_init_struct.channel = DMA_CHANNEL_7;dma_init_struct.peripheralBaseAddr = (uint32_t)0;dma_init_struct.memoryBaseAddr = (uint32_t)g_dac_sin_buf;dma_init_struct.dir = DMA_DIR_MEMORYTOPERIPHERAL;dma_init_struct.bufferSize = 0;dma_init_struct.peripheralInc = DMA_PERIPHERAL_INC_DISABLE;dma_init_struct.memoryInc = DMA_MEMORY_INC_ENABLE;dma_init_struct.peripheralDataSize = DMA_PERIPHERAL_DATA_SIZE_HALFWORD;dma_init_struct.memoryDataSize = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_HALFWORD;dma_init_struct.loopMode = DMA_MODE_CIRCULAR;dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;dma_init_struct.fifoMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;dma_init_struct.fifoThreshold = DMA_FIFOTHRESHOLD_FULL;dma_init_struct.memoryBurst = DMA_MEMORYBURST_SINGLE;dma_init_struct.peripheralBurst = DMA_PERIPHERALBURST_SINGLE;DMA_Config(dma_stream, &dma_init_struct);
}
可以看到本章实验DAC驱动中的DAC初始化函数与第三十九章“DAC输出实验”中对DAC的初始化基本一致,不过本章配置DAC通道1的触发源为TMR7的TRGO事件,同时还配置了DMA,DMA存储器的地址配置为了数组g_dac_sin_buf的地址,因此该数组将用于存放正弦波的数据。
DAC驱动中使能DAC输出指定幅值、频率的正弦波的函数,如下所示:
/*** @brief 使能DAC输出波形* @param outx: 待初始化的DAC通道* @arg1: DAC通道1* @arg2: DAC通道2* @param ndtr: DMA数据流传输一次数据项的数目* @param arr : DAC触发定时器的自动重装载值* @param psc : DAC触发定时器的预分频器数值* @retval 无*/
void dac_dma_wave_enable(uint8_t outx, uint16_t ndtr, uint16_t arr, uint16_t psc)
{TMR_BaseConfig_T tmr_init_struct;DAC_CHANNEL_T dac_channel = (outx == 1) ? DAC_CHANNEL_1 : DAC_CHANNEL_2;DMA_Stream_T *dma_stream = (outx == 1) ? DMA1_Stream5 : DMA1_Stream6;uint32_t pdata = (uint32_t)((outx == 1) ? &(DAC->DH12R1) : &(DAC->DH12R2));/* 配置TMR7 */tmr_init_struct.period = arr; /* 自动重装载值 */tmr_init_struct.division = psc; /* 预分频器数值 */TMR_ConfigTimeBase(TMR7, &tmr_init_struct); /* 配置TMR7 *//* 配置更新事件用于TRGO */TMR_SelectOutputTrigger(TMR7, TMR_TRGO_SOURCE_UPDATE);TMR_Enable(TMR7); /* 使能TMR7 *//* 关闭DAC和DMA */DAC_Disable(dac_channel); /* 关闭DAC */DMA_Disable(dma_stream); /* 禁止DMA数据流 */while (DMA_ReadCmdStatus(dma_stream) != DISABLE)/* 配置DAC和DMA */DAC_DMA_Enable(dac_channel); /* 使能DAC DMA */DMA_ConfigDataNumber(dma_stream, ndtr); /* 配置传输的数据项数目 */dma_stream->PADDR = pdata; /* 配置外设地址 */DMA_Enable(dma_stream); /* 使能DMA数据流 */DAC_Enable(dac_channel); /* 使能DAC */
}
该函数配置了TMR7并配置TMR7的更新事件用于TRGO,因此TMR7的溢出频率就决定了DAC输出正弦波的频率,同时也配置和使能了DAC和DMA。
41.2.5 实验应用代码
本章实验的应用代码,如下所示:
/* 正弦波数据缓冲区 */
uint16_t g_dac_sin_buf[4096];/*** @brief 生成正弦数据* @param maxval : 正弦的振幅* @param samples: 正弦一个周期的采样点个数* @retval 无*/
static void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples)
{uint16_t i;double w;uint16_t outdata;w = (2 * 3.1415926) / samples; /* ω=2π/T */for (i=0; i<samples; i++){outdata = maxval * sin(w * i + 0) + maxval; /* y=Asin(ωx+φ)+b */if (outdata > 4095) /* 限制上限 */{outdata = 4095;}g_dac_sin_buf[i] = outdata;}
}int main(void)
{uint8_t key;uint8_t t = 0;uint16_t dacdata;uint16_t dac_voltage;uint16_t adcdata;uint16_t adc_voltage;NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_3); /* 设置中断优先级分组为组3 */sys_apm32_clock_init(336, 8, 2, 7); /* 配置系统时钟 */delay_init(168); /* 初始化延时功能 */usart_init(115200); /* 初始化串口 */usmart_dev.init(84); /* 初始化USMART */led_init(); /* 初始化LED */lcd_init(); /* 初始化LCD */adc_init(); /* 初始化ADC */dac_dma_wave_init(1); /* 初始化DAC输出波形 *//* 生成正弦数据,振幅约3.3(V),100个数据 */dac_creat_sin_buf(2048 - 1, 100);/* 定时器触发速率100KHz,100个数据,输出约1KHz的正弦波 */dac_dma_wave_enable(1, 100, 10 - 1, 84 - 1);lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "APM32", RED);lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC DMA Sine WAVE TEST", RED);lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC VAL:", BLUE);lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC VOL:0.000V", BLUE);lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "ADC VOL:0.000V", BLUE);while (1){t++;key = key_scan(0);if (key == WKUP_PRES) /* ADC通道1输出高采样率正弦波 */{/* 生成正弦数据,振幅约3.3(V),100个数据 */dac_creat_sin_buf(2048 - 1, 100);/* 定时器触发速率300KHz,100个数据,输出约3KHz的正弦波 */dac_dma_wave_enable(1, 100, 10 - 1, 28 - 1);}else if (key == KEY0_PRES) /* ADC通道1输出低采样率正弦波 */{/* 生成正弦数据,振幅约3.3(V),100个数据 */dac_creat_sin_buf(2048 - 1, 10);/* 定时器触发速率300KHz,10个数据,输出约30KHz的正弦波 */dac_dma_wave_enable(1, 10, 10 - 1, 28 - 1);}/* 获取并显示DAC输出电压的数字量 */dacdata = DAC_ReadDataOutputValue(DAC_CHANNEL_1);lcd_show_xnum(94, 130, dacdata, 5, 16, 0, BLUE);/* 计算并显示DAC输出电压的模拟量 */dac_voltage = (dacdata * 3300) / 4095;lcd_show_xnum(94, 150, dac_voltage / 1000, 1, 16, 0, BLUE);lcd_show_xnum(110, 150, dac_voltage % 1000, 3, 16, 0x80, BLUE);/* 获取、计算并显示ADC采集到电压的模拟量 */adcdata = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 20);adc_voltage = (adcdata * 3300) / 4095;lcd_show_xnum(94, 170, adc_voltage / 1000, 1, 16, 0, BLUE);lcd_show_xnum(110, 170, adc_voltage % 1000, 3, 16, 0x80, BLUE);if (t == 10){LED0_TOGGLE();t = 0;}delay_ms(5);}
}
可以看到,在实验应用代码中,定义了函数dac_creat_sin_buf(),该函数用于生成正弦波数据,并保存至数组g_dac_sin_buf中。在完成DAC初始化后,便生成了一组正弦波数据,并调用函数dac_dma_wave_enable()使能DAC通道1输出指定的正弦波,随后便通过扫描到的不同按键值,输出不同频率的正弦波。同时也还使能了ADC便于观察DAC输出的电压,DAC输出电压的模拟量和数字量以及ADC采集到电压的模拟量都将被实时地在LCD上进行显示。
41.3 下载验证
在完成编译和烧录操作后,可以看到LCD上实时地显示了DAC通道1输出电压的数字量和模拟量以及ADC1通道1采集到电压的模拟量,此时可以将PA1引脚(ADC1采集引脚)和PA4引脚(DAC通道1)短接,便可以看到LCD上显示的ADC采集到电压的模拟量随DAC通道1输出电压的模拟量变化。为了更方便地观察DAC通道1输出的正弦波,可以使用示波器观察PA4引脚的输出,通过按下KEY0按键可以观察到频率约为30KHz的正弦波,而按下KEY_UP按键则可以观察到频率约为3KHz的正弦波。
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