本文主要是介绍【STM32H7教程】第75章 STM32H7的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V),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!
完整教程下载地址:http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=86980
第75章 STM32H7的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)
本章节为大家讲解标准SPI接线方式驱动模数转换器DAC8501,制作了中断和DMA两种驱动方式。
目录
第75章 STM32H7的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)
75.1 初学者重要提示
75.2 DAC结构分类和技术术语
75.3 DAC8501硬件设计
75.3.1 DAC8501模块规格
75.3.2 DAC8501硬件接口
75.4 DAC8501关键知识点整理(重要)
75.4.1 DAC8501基础信息
75.4.2 DAC8501每个引脚的作用
75.4.3 DAC8501输出电压计算公式
75.4.4 DAC8501时序图
75.4.5 DAC8501寄存器配置
75.5 DAC8501驱动设计(中断更新方式)
75.5.1 第1步:SPI总线配置
75.5.2 第2步:SPI总线的查询,中断和DMA方式设置
75.5.3 第3步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置
75.5.4 第4步:单SPI接口管理多个SPI设备的切换机制
75.5.5 第5步:DAC8501的数据更新
75.6 DAC8501驱动设计(SPI DMA更新方式)
75.6.1 第1步:SPI总线配置
75.6.2 第2步:TIM12周期性触发配置
75.6.3 第3步:DMAMUX同步触发SPI DMA传输
75.6.4 第4步:24bit数据的DMA传输解决办法
75.6.5 第5步:DMA缓冲区的MPU配置
75.6.6 第6步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置
75.6.7 第7步:DAC8501的最高更新速度计算
75.6.8 第8步:DAC值和电压值互转
75.7 SPI总线板级支持包(bsp_spi_bus.c)
75.7.1 函数bsp_InitSPIBus
75.7.2 函数bsp_InitSPIParam
75.7.3 函数bsp_spiTransfer
75.8 DAC8501支持包中断方式(bsp_spi_dac8501.c)
75.8.1 函数bsp_InitDAC8501
75.8.2 函数DAC8501_SetCS1
75.8.3 函数DAC8501_SetCS2
75.8.4 函数DAC8501_SetDacData
75.8.5 函数DAC8501_DacToVoltage
75.8.6 函数DAC8501_VoltageToDac
75.9 DAC8501支持包DMA方式(bsp_spidma_dac8501.c)
75.9.1 函数bsp_InitDAC8501
75.9.2 函数DAC8501_SetDacDataDMA
75.9.3 函数DAC8501_SetDacData
75.10 DAC8501驱动移植和使用(中断更新方式)
75.11 DAC8501驱动移植和使用(SPI DMA更新方式)
75.12 实验例程设计框架
75.13 实验例程说明(MDK)
75.14 实验例程说明(IAR)
75.15 总结
75.1 初学者重要提示
1、 学习本章节前,务必优先学习第72章。
2、 DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,带片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
3、 本章涉及到的知识点比较多,需要大家掌握STM32H7的SPI , DMA,TIM,DMAMUX和DAC8501的一些细节用法。
4、 H7的SPI + DMA驱动这类外设的灵活度,绝对可以媲美FPGA去控制:
- H7的SPI外设比F4系列的灵活性强太多了,主要表现在两个方面:数据的传输支持了4-32bit,特别是那个NSS片选引脚,超强劲,可以做各种时间插入,灵活应对了市场上这类芯片的需求。
- DMA这块相比F4系列,有了质的飞跃,支持了DMAMUX,这个DMAMUX除了带来灵活的触发源选择,还支持了各种触发事件和同步触发功能。本章配套例子的触发周期控制就是利用了DMAMUX的同步触发功能。
5、 本章配套了中断和DMA两种更新方式的案例,DMA实现方式与中断更新方式完全不同,因为DMA方式要使用硬件SPI1 NSS片选引脚驱动DAC8501。而中断更新方式使用公共的总线驱动文件bsp_spi_bus.c,片选是通过通用IO方式控制,支持串行FLASH、TSC2046、VS1053、AD7705、ADS1256等SPI设备。大家在看例子的时候要注意。
6、 对于本章教程配套例子的SPI DMA方式,这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit数据。
7、 DAC8501数据手册,模块原理图和接线图都已经放到本章教程配置例子的Doc文件里。
75.2 DAC结构分类和技术术语
在本教程的第74章进行了详细说明。
75.3 DAC8501硬件设计
DAC的原理图下载:
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=97082 。
75.3.1 DAC8501模块规格
产品规格:
1、供电电压: 2.7 - 5.5V【3.3V供电时,输出电压也可以到5V】。
2、通道数: 2路 (通过2片DAC8501E实现)。
3、输出电压范围 : 0 - 5V【零位 < 0.020V, 满位 > 4.970V】。
4、分辨率: 16位。
5、功耗 : 小于10mA。
6、MCU接口 :高速 SPI (30M) 支持 3.3V和5V单片机。
7、DAC输出模拟带宽:350KHz。
8、DAC输出响应: 10uS 到 0.003% FSR。
产品特点:
1、输出和供电电压无关;模块内带升压电路和5V基准。
2、自适应单片机的电平(2.7 - 5V 均可以)。
3、输出电压轨到轨,最高电压可以到 4.970V 以上。
产品效果:
75.3.2 DAC8501硬件接口
V7板子上DAC8501模块的插座的原理图如下:
实际对应开发的位置如下:
75.4 DAC8501关键知识点整理(重要)
驱动DAC8501需要对下面这些知识点有个认识。
75.4.1 DAC8501基础信息
- 单通道DAC,带片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
- 模拟输出带宽350KHz。
- 供电范围2.7V到5.5V。
- 具有低功耗特性。
- 上电复位输出0V。
75.4.2 DAC8501每个引脚的作用
DAC8501的封装形式:
- Vdd
供电范围2.7-5.5V。
- Vref
稳压基准输入。
- Vfb
输出运放的反馈。
- Vout
模拟输出电压,输出运放具有轨到轨特性。
- SYNC (片选)
低电平有效,当SYNC变为低电平时,它使能输入移位寄存器,并且数据采样在随后的时钟下降沿。 DAC输出在第24个时钟下降沿之后更新。 如果SYNC在第23个时钟沿之前变高,SYNC的上升沿将充当中断,并且DAC8501将忽略写序列。
- SCLK
时钟输入端,支持30MHz。
- Din
串行时钟输入,每个时钟下降沿将数据写到的24bit的输入移位寄存器。
- GND
接地端。
75.4.3 DAC8501输出电压计算公式
DAC8501的计算公式如下:
- D
配置DAC8501数据输出寄存器的数值,范围0 到2^16 – 1,即0到65535。
- VREF
使用外部参考电压,由VREFIN引脚的输入决定。
- Vout
输出电压。
75.4.4 DAC8501时序图
DAC8501的时序图如下:
这个时序里面有三个参数尤其重要,后面时序配置要用到。
- f(1)
供电2.7到3.6V时,最高时钟20MHz。
供电3.6到5.5V时,最高时钟30MHz。
- t(4)
SYNC低电平有效到SCLK第1个上降沿信号的时间没有最小值限制,可以为0。
- t(8)
每传输24bit数据后,SYNC要保持一段时间的高电平。
供电2.7到3.6V时,最小要求50ns。
供电3.6到5.5V时,最小要求33ns。
75.4.5 DAC8501寄存器配置
DAC8501的寄存器配置是24bit格式:
控制DAC8501每次要传输24bit数据,高8bit控制位 + 16bit数据位。
控制位的PD1和PD0定义如下:
PD1 PD0 决定4种工作模式
0 0 ---> 正常工作模式
0 1 ---> 输出接1K欧到GND
1 0 ---> 输出100K欧到GND
1 1 ---> 输出高阻
75.5 DAC8501驱动设计(中断更新方式)
DAC8501的程序驱动框架设计如下:
有了这个框图,程序设计就比较好理解了。
75.5.1 第1步:SPI总线配置
spi总线配置通过如下两个函数实现:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_InitSPIBus * 功能说明: 配置SPI总线。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_InitSPIBus(void) { g_spi_busy = 0;bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_1EDGE, SPI_POLARITY_LOW); }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_InitSPIParam * 功能说明: 配置SPI总线参数,时钟分频,时钟相位和时钟极性。 * 形 参: _BaudRatePrescaler SPI总线时钟分频设置,支持的参数如下: * SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分频 * * _CLKPhase 时钟相位,支持的参数如下: * SPI_PHASE_1EDGE SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据 * SPI_PHASE_2EDGE SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据 * * _CLKPolarity 时钟极性,支持的参数如下: * SPI_POLARITY_LOW SCK引脚在空闲状态处于低电平 * SPI_POLARITY_HIGH SCK引脚在空闲状态处于高电平 * * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity) {/* 提高执行效率,只有在SPI硬件参数发生变化时,才执行HAL_Init */if (s_BaudRatePrescaler == _BaudRatePrescaler && s_CLKPhase == _CLKPhase && s_CLKPolarity == _CLKPolarity){ return;}s_BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; s_CLKPhase = _CLKPhase;s_CLKPolarity = _CLKPolarity;/* 设置SPI参数 */hspi.Instance = SPIx; /* 例化SPI */hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; /* 设置波特率 */hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; /* 全双工 */hspi.Init.CLKPhase = _CLKPhase; /* 配置时钟相位 */hspi.Init.CLKPolarity = _CLKPolarity; /* 配置时钟极性 */hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; /* 设置数据宽度 */hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 数据传输先传高位 */hspi.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; /* 禁止TI模式 */hspi.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 禁止CRC */hspi.Init.CRCPolynomial = 7; /* 禁止CRC后,此位无效 */hspi.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_8BIT; /* 禁止CRC后,此位无效 */hspi.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; /* 使用软件方式管理片选引脚 */hspi.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_01DATA; /* 设置FIFO大小是一个数据项 */hspi.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_DISABLE; /* 禁止脉冲输出 */hspi.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI后,SPI相关引脚保持当前状态 */ hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* SPI工作在主控模式 *//* 复位配置 */if (HAL_SPI_DeInit(&hspi) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__);} /* 初始化配置 */if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__);} }
关于这两个函数有以下两点要做个说明:
- 函数bsp_InitSPIBus里面的配置是个初始设置。实际驱动芯片时,会通过函数bsp_InitSPIParam做再配置。
- 函数bsp_InitSPIParam提供了时钟分频,时钟相位和时钟极性配置。驱动不同外设芯片时,基本上调整这三个参数就够。当SPI接口上接了多个不同类型的芯片时,通过此函数可以方便的切换配置。
75.5.2 第2步:SPI总线的查询,中断和DMA方式设置
注:对于DAC8501,请使用查询方式。
SPI驱动的查询,中断和DMA方式主要通过函数bsp_spiTransfer实现数据传输:
/* ********************************************************************************************************* * 选择DMA,中断或者查询方式 ********************************************************************************************************* */ //#define USE_SPI_DMA /* DMA方式 */ //#define USE_SPI_INT /* 中断方式 */ #define USE_SPI_POLL /* 查询方式 *//* 查询模式 */ #if defined (USE_SPI_POLL)uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];/* 中断模式 */ #elif defined (USE_SPI_INT)uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];/* DMA模式使用的SRAM4 */ #elif defined (USE_SPI_DMA)#if defined ( __CC_ARM ) /* IAR *******/__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; __attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];#elif defined (__ICCARM__) /* MDK ********/#pragma location = ".RAM_D3"uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; #pragma location = ".RAM_D3"uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];#endif #endif/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_spiTransfer * 功能说明: 启动数据传输 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_spiTransfer(void) {if (g_spiLen > SPI_BUFFER_SIZE){return;}/* DMA方式传输 */ #ifdef USE_SPI_DMAwTransferState = TRANSFER_WAIT;if(HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK) {Error_Handler(__FILE__, __LINE__);}while (wTransferState == TRANSFER_WAIT){;} #endif/* 中断方式传输 */ #ifdef USE_SPI_INTwTransferState = TRANSFER_WAIT;if(HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK) {Error_Handler(__FILE__, __LINE__);}while (wTransferState == TRANSFER_WAIT){;} #endif/* 查询方式传输 */ #ifdef USE_SPI_POLLif(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen, 1000000) != HAL_OK) {Error_Handler(__FILE__, __LINE__);} #endif }
通过开头宏定义可以方便的切换中断,查询和DMA方式。其中查询和中断方式比较好理解,而DMA方式要特别注意两点:
- 通过本手册第26章的内存块超方便使用方式,将DMA缓冲定义到SRAM4上。因为本工程是用的DTCM做的主RAM空间,这个空间无法使用通用DMA1和DMA2。
- 由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。
/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
75.5.3 第3步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置
首先回忆下STM32H7支持的4种时序配置。
- 当CPOL = 1, CPHA = 1时
SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。
- 当CPOL = 0, CPHA = 1时
SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。
- 当CPOL = 1, CPHA = 0时
SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。
- 当CPOL = 0 ,CPHA= 0时
SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。
有了H7支持的时序配置,再来看下DAC8501的时序图:
首先DAC8501是下降升沿做数据采集,所以STM32H7的可选的配置就是:
CHOL = 0, CPHA = 1
CHOL = 1, CPHA = 0
对于这两种情况的主要区别是空闲状态下SCLK时钟选择高电平还是低电平,根据上面的时序图和DAC8501的数据手册,两种情况下都可以正常运行。经过实际测试,STM32H7使用这两个配置确实都可以正常运行。程序里面默认是选择CHOL = 0, CPHA = 1。
75.5.4 第4步:单SPI接口管理多个SPI设备的切换机制
单SPI接口管理多个SPI设备最麻烦的地方是不同设备的时钟分配,时钟极性和时钟相位并不相同。对此的解决解决办法是在片选阶段配置切换,比如DAC8501的片选:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_SetCS1 * 功能说明: DAC8501 片选控制函数 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level) {if (_Level == 0){bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */ bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS1_0();}else{ CS1_1(); bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */} }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_SetCS2(0) * 功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。 * 形 参: 无返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level) {if (_level == 0){bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS2_0();}else{CS2_1();bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */} }
通过这种方式就有效的解决了单SPI接口管理多设备的问题。因为给每个设备都配了一个独立的片选引脚,这样就可以为每个设备都配置这么一个片选配置。
但是频繁配置也比较繁琐,所以函数bsp_InitSPIParam里面做了特别处理。当前配置与之前配置相同的情况下无需重复配置。
75.5.5 第5步:DAC8501的数据更新
DAC8501的双通道数据更新通过下面的函数实现:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_SetDacData * 功能说明: 设置DAC数据 * 形 参: _ch, 通道, * _data : 数据 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac) {uint32_t data;/*DAC8501.pdf page 12 有24bit定义DB24:18 = xxxxx 保留DB17: PD1DB16: PD0DB15:0 16位数据其中 PD1 PD0 决定4种工作模式0 0 ---> 正常工作模式0 1 ---> 输出接1K欧到GND1 0 ---> 输出100K欧到GND1 1 ---> 输出高阻*/data = _dac; /* PD1 PD0 = 00 正常模式 */if (_ch == 0){DAC8501_SetCS1(0);}else{DAC8501_SetCS2(0);}/* DAC8501 SCLK时钟高达30M,因此可以不延迟 */g_spiLen = 0;g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 16);g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 8);g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data);bsp_spiTransfer(); if (_ch == 0){DAC8501_SetCS1(1);}else{DAC8501_SetCS2(1);} }
函数实现比较简单,每次更新发送24bit数据即可。
75.6 DAC8501驱动设计(SPI DMA更新方式)
DAC8501的DMA驱动方式略复杂,跟中断更新方式完全不同,要使用硬件SPI1 NSS引脚驱动DAC8501的片选,所有专门做了一个驱动文件来实现,程序驱动框架设计如下:
有了这个框图,程序设计就比较好理解了。
75.6.1 第1步:SPI总线配置
spi总线配置通过如下两个函数实现:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_InitDAC8501 * 功能说明: 配置GPIO并初始化DAC8501寄存器 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_InitDAC8501(void) {s_SpiDmaMode = 0; /*##-1- 配置SPI DMA ############################################################*/bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);/*##-2- 默认输出0V ############################################################*/DAC8501_SetDacData(0, 0); /* CH1输出0 */ }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_InitSPIParam * 功能说明: 配置SPI总线参数,时钟分频,时钟相位和时钟极性。 * 形 参: _BaudRatePrescaler SPI总线时钟分频设置,支持的参数如下: * SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分频 * SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分频 * * _CLKPhase 时钟相位,支持的参数如下: * SPI_PHASE_1EDGE SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据 * SPI_PHASE_2EDGE SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据 * * _CLKPolarity 时钟极性,支持的参数如下: * SPI_POLARITY_LOW SCK引脚在空闲状态处于低电平 * SPI_POLARITY_HIGH SCK引脚在空闲状态处于高电平 * * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity) {/* 设置SPI参数 */hspi.Instance = SPIx; /* 例化SPI */hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; /* 设置波特率 */hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY; /* 全双工 */hspi.Init.CLKPhase = _CLKPhase; /* 配置时钟相位 */hspi.Init.CLKPolarity = _CLKPolarity; /* 配置时钟极性 */hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_24BIT; /* 设置数据宽度 */hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 数据传输先传高位 */hspi.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; /* 禁止TI模式 */hspi.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 禁止CRC */hspi.Init.CRCPolynomial = 7; /* 禁止CRC后,此位无效 */hspi.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_8BIT; /* 禁止CRC后,此位无效 */hspi.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_05DATA; /* 设置FIFO大小是一个数据项 */hspi.Init.NSS = SPI_NSS_HARD_OUTPUT; /* 使用软件方式管理片选引脚 */hspi.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_ENABLE; /* 使能脉冲输出 */hspi.Init.NSSPolarity = SPI_NSS_POLARITY_LOW; /* 低电平有效 *//* MSS, 插入到NSS有效边沿和第一个数据开始之间的额外延迟,单位SPI时钟周期个数 */hspi.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE; /* MIDI, 两个连续数据帧之间插入的最小时间延迟,单位SPI时钟周期个数 */hspi.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE; hspi.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI后,SPI相关引脚保持当前状态 */ hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* SPI工作在主控模式 *//* 复位配置 */if (HAL_SPI_DeInit(&hspi) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__);} /* 初始化配置 */if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__);} }
这两个配置函数里面最重要的是置红的几个配置选项,这里依次为大家做个说明:
- SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY
驱动DAC856X仅需要SPI写操作。
- SPI_DATASIZE_24BIT
STM32H7的SPI支持4-32bit数据传输,由于DAC856X需要24bit数据,所以这里配置为24即可。
- SPI_FIFO_THRESHOLD_05DATA
对于SPI1来说,里面的FIFO大小是16字节,那么SPI数据传输配置为24bit的话,FIFO最多可以存储5个24bit,因此这个fifo阀值要设置为5。
- SPI_NSS_HARD_OUTPUT
我们这里要使用SPI的硬件片选引脚SPI_NSS。
- SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE
插入到NSS有效边沿和第一个数据开始之间的额外延迟,单位SPI时钟周期个数。
根据本章75.4.4小节里面的t(4)要求,片选有效到SCLK第1个下降沿信号的时间,最小值为0。所以这里配置为0即可,也就是无需插入时间。
- SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_10CYCLE
两个连续数据帧之间插入的最小时间延迟,单位SPI时钟周期个数。
根据本章75.4.4小节里面的t(5)要求,每传输24bit数据后,片选要保持一段时间的高电平,DAC856X要求至少要33ns(供电3.6到5.5V时),也是说,如果我们以25MHz驱动DAC856X,这里至少要配置为1个时钟周期,推荐值为2及其以上即可,我们这里直接配置为2个时钟周期(配置为1也没问题的)。
75.6.2 第2步:TIM12周期性触发配置
这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit输出。
TIM12的触发配置如下:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: TIM12_Config * 功能说明: 配置TIM12,用于触发DMAMUX的请求发生器 * 形 参: _ulFreq 触发频率,推荐范围100Hz - 1MHz * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ TIM_HandleTypeDef htim ={0}; TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0}; TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0}; void TIM12_Config(uint32_t _ulFreq) {uint16_t usPeriod;uint16_t usPrescaler;uint32_t uiTIMxCLK;/* 使能时钟 */ __HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE();/*-----------------------------------------------------------------------bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函数对时钟的配置如下: System Clock source = PLL (HSE)SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock)HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock)AHB Prescaler = 2D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz)D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz)D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz)D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz)因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz; 不含这个总线下的LPTIM1因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;APB4上面的TIMxCLK没有分频,所以就是100MHz;APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14,LPTIM1APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16,TIM17APB4 定时器有 LPTIM2,LPTIM3,LPTIM4,LPTIM5----------------------------------------------------------------------- */uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;if (_ulFreq < 100){usPrescaler = 10000 - 1; /* 分频比 = 10000 */usPeriod = (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */}else if (_ulFreq < 3000){usPrescaler = 100 - 1; /* 分频比 = 100 */usPeriod = (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq - 1;/* 自动重装的值 */}else /* 大于4K的频率,无需分频 */{usPrescaler = 0; /* 分频比 = 1 */usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */}htim.Instance = TIM12;htim.Init.Period = usPeriod;htim.Init.Prescaler = usPrescaler;htim.Init.ClockDivision = 0;htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim.Init.RepetitionCounter = 0;if(HAL_TIM_Base_DeInit(&htim) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__); }if(HAL_TIM_Base_Init(&htim) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__); }sConfig.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;sConfig.Pulse = usPeriod / 2; /* 占空比50% */if(HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__);}/* 启动OC1 */if(HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__);}/* TIM12的TRGO用于触发DMAMUX的请求发生器 */sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_OC1REF;sMasterConfig.MasterOutputTrigger2 = TIM_TRGO2_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim, &sMasterConfig); } #endif
这个函数支持的触发频率很宽,对于DAC856X来说,如果样本点设置为100个的话,此函数推荐的触发频率是100Hz到1MHz,具体可以支持到最高触发速度计算看本章4.7.7小节即可。
75.6.3 第3步:DMAMUX同步触发SPI DMA传输
DMA和DMAMUX的配置如下:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_spiDamStart * 功能说明: 启动SPI DMA传输 * 形 参: _ulFreq 范围推荐100Hz-1MHz * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_spiDamStart(uint32_t _ulFreq) {/* 设置模式,要切换到DMA CIRCULAR模式 */s_SpiDmaMode = 1;bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_4, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);/* 使能DMA时钟 */DMAx_CLK_ENABLE(); /* SPI DMA发送配置 */ hdma_tx.Instance = SPIx_TX_DMA_STREAM; /* 例化使用的DMA数据流 */hdma_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_ENABLE; /* 使能FIFO */hdma_tx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 用于设置阀值 */hdma_tx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE; /* 用于存储器突发 */hdma_tx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE; /* 用于外设突发 */hdma_tx.Init.Request = SPIx_TX_DMA_REQUEST; /* 请求类型 */ hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; /* 传输方向是从存储器到外设 */ hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外设地址自增禁止 */ hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器地址自增使能 */ hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; /* 外设数据传输位宽选择字节,即8bit */ hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD; /* 存储器数据传输位宽选择字节,即8bit */ hdma_tx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 正常模式 */hdma_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; /* 优先级低 *//* 复位DMA */if(HAL_DMA_DeInit(&hdma_tx) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__); }/* 初始化DMA */if(HAL_DMA_Init(&hdma_tx) != HAL_OK){Error_Handler(__FILE__, __LINE__); }/* 关联DMA句柄到SPI */__HAL_LINKDMA(&hspi, hdmatx, hdma_tx); /* 关闭DMA发送中断 */HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_DMA_TX_IRQn, 1, 0);HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_DMA_TX_IRQn);/* 关闭SPI中断 */HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_IRQn, 1, 0);HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_IRQn);/* 同步触发配置 */dmamux_syncParams.EventEnable = ENABLE; dmamux_syncParams.SyncPolarity = HAL_DMAMUX_SYNC_RISING; dmamux_syncParams.RequestNumber = 1; dmamux_syncParams.SyncSignalID = HAL_DMAMUX1_SYNC_TIM12_TRGO; dmamux_syncParams.SyncEnable = ENABLE; HAL_DMAEx_ConfigMuxSync(&hdma_tx, &dmamux_syncParams);//LPTIM_Config(_ulFreq);TIM12_Config(_ulFreq);/* 启动DMA传输 */if(HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, g_spiLen/4)!= HAL_OK) {Error_Handler(__FILE__, __LINE__);} }
这段程序里面最关键的就是置红的部分。作用是配置DMAMUX的同步触发功能,触发周期由TIM12控制。
75.6.4 第4步:24bit数据的DMA传输解决办法
由于通用DMA1和DMA2仅支持8bit,16bit和32bit数据传输,我们这里要传输24bit数据,解决的关键就是配置DMA为传输宽度为32bit,并将传输的数据由24bit再补一个8bit的任意值组成32bit即可,实际的传输会由SPI完成。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_SetDacDataDMA * 功能说明: DAC8501数据发送,DMA方式 * 形 参: _ch 1表示通道1输出 * _pbufch1 通道1数据缓冲地址 * _sizech1 通道1数据大小 * _ulFreq 触发频率,推荐范围100Hz- 1MHz,注意这个参数是触发频率,并不是波形周期。 * 这里触发一次,SPI DMA传输一次24bit数据。 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DAC8501_SetDacDataDMA(uint8_t _ch, uint16_t *_pbufch1, uint32_t _sizech1, uint32_t _ulFreq) {uint32_t i;uint32_t _cmd;g_spiLen = 0;switch (_ch){/*DAC8501.pdf page 12 有24bit定义DB24:18 = xxxxx 保留DB17: PD1DB16: PD0DB15:0 16位数据其中 PD1 PD0 决定4种工作模式0 0 ---> 正常工作模式0 1 ---> 输出接1K欧到GND1 0 ---> 输出100K欧到GND1 1 ---> 输出高阻*//* 通道1数据发送 */case 1:for(i = 0; i < _sizech1; i++){/* 更新需要配置PD1和PD0,当前是选择的正常工作模式 */_cmd = (0 << 16) | (_pbufch1[i] << 0);g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd);g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd >> 8);g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd >> 16);g_spiTxBuf[g_spiLen++] = 0;}break;default:break;}bsp_spiDamStart(_ulFreq); }
75.6.5 第5步:DMA缓冲区的MPU配置
因为工程是用的DTCM做的主RAM空间,这个空间无法使用通用DMA1和DMA2,通过本手册第26章的内存块超方便使用方式,将DMA缓冲定义到SRAM4上:
#if defined ( __CC_ARM ) /* MDK *******/__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; __attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; #elif defined (__ICCARM__) /* IAR ********/#pragma location = ".RAM_D3"uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; #pragma location = ".RAM_D3"uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; #endif 由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。
75.6.6 第6步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置
注:与本章74.5.3小节内容是一样的。
首先回忆下STM32H7支持的4种时序配置。
- 当CPOL = 1, CPHA = 1时
SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。
- 当CPOL = 0, CPHA = 1时
SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。
- 当CPOL = 1, CPHA = 0时
SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。
- 当CPOL = 0 ,CPHA= 0时
SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。
有了H7支持的时序配置,再来看下DAC8501的时序图:
首先DAC8501是下降升沿做数据采集,所以STM32H7的可选的配置就是:
CHOL = 0, CPHA = 1
CHOL = 1, CPHA = 0
对于这两种情况的主要区别是空闲状态下SCLK时钟选择高电平还是低电平,根据上面的时序图和DAC8501的数据手册,两种情况下都可以正常运行。经过实际测试,STM32H7使用这两个配置确实都可以正常运行。程序里面默认是选择CHOL = 0, CPHA = 1。
75.6.7 第7步:DAC8501的最高更新速度计算
这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit数据。
配置条件:
- SPI时钟是25MHz,SPI数据传为24bit,每个bit需要时间40ns。
- hspi.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE
插入到NSS有效边沿和第一个数据开始之间的额外延迟,单位SPI时钟周期个数,即40ns。
- hspi.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_10CYCLE
两个连续数据帧之间插入的最小时间延迟,单位SPI时钟周期个数,即40ns。
根据上面的配置,传输一帧(24bit)数据需要的时间:
24bit * 20ns+ SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE * 20ns
+ SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE * 20ns
= 24bit * 40ns + 0 * 40ns + 2 * 40ns
= 1040ns。
那么这种配置下,可以支持最高触发速度是1 / 1040ns = 0.961MHz,如果想速度再提升些,可以降低参数hspi.Init.MasterInterDataIdleness,推荐的最小值是1个时钟周期,那么可以支持的最高触发速度是1/1000ns = 1MHz。
认识到这些后,实际输出的波形周期也比较好算了,比如我们设置10个样本点为一个周期,那么触发速度为1MHz的时候,那么波形周期就是100KHz。
75.6.8 第8步:DAC值和电压值互转
DAC8501模块的输出电压范围是0V到5V,对应的编码值范围是0到65535,为了方便大家做互转,专门做了两个函数:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_DacToVoltage * 功能说明: 将DAC值换算为电压值,单位0.1mV * 形 参: _dac 16位DAC字 * 返 回 值: 电压,单位0.1mV ********************************************************************************************************* */ int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac) {int32_t y;/* CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x);*/y = CaculTwoPoint(X1, Y1, X2, Y2, _dac);if (y < 0){y = 0;}return y; }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_DacToVoltage * 功能说明: 将DAC值换算为电压值,单位 0.1mV * 形 参: _volt 电压,单位0.1mV * 返 回 值: 16位DAC字 ********************************************************************************************************* */ uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt) {/* CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x);*/return CaculTwoPoint(Y1, X1, Y2, X2, _volt); }
75.7 SPI总线板级支持包(bsp_spi_bus.c)
SPI总线驱动文件bsp_spi_bus.c主要实现了如下几个API供用户调用:
- bsp_InitSPIBus
- bsp_InitSPIParam
- bsp_spiTransfer
75.7.1 函数bsp_InitSPIBus
函数原型:
void bsp_InitSPIBus(void)
函数描述:
此函数主要用于SPI总线的初始化,在bsp.c文件调用一次即可。
75.7.2 函数bsp_InitSPIParam
函数原型:
void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)
函数描述:
此函数用于SPI总线的配置。
函数参数:
- 第1个参数SPI总线的分频设置,支持的参数如下:
SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分频
SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分频
SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分频
SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分频
SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分频
SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分频
SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分频
SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分频
- 第2个参数用于时钟相位配置,支持的参数如下:
SPI_PHASE_1EDGE SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据
SPI_PHASE_2EDGE SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据
- 第3个参数是时钟极性配置,支持的参数如下:
SPI_POLARITY_LOW SCK引脚在空闲状态处于低电平
SPI_POLARITY_HIGH SCK引脚在空闲状态处于高电平
75.7.3 函数bsp_spiTransfer
函数原型:
void bsp_spiTransfer(void)
函数描述:
此函数用于启动SPI数据传输,支持查询,中断和DMA方式传输。
75.8 DAC8501支持包中断方式(bsp_spi_dac8501.c)
DAC8501驱动文件bsp_spi_dac8501.c主要实现了如下几个API供用户调用:
- bsp_InitDAC8501
- DAC8501_SetCS1
- DAC8501_SetCS2
- DAC8501_SetDacData
- DAC8501_DacToVoltage
- DAC8501_VoltageToDac
75.8.1 函数bsp_InitDAC8501
函数原型:
void bsp_InitDAC8501(void)
函数描述:
主要用于DAC8501的初始化,调用前务必先调用函数bsp_InitSPIBus初始化SPI外设。
75.8.2 函数DAC8501_SetCS1
函数原型:
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
函数描述:
此函数用于片选DAC8501模块上的第1片8501。
函数参数:
- 第1个参数为0表示选中,为1表示取消选中。
75.8.3 函数DAC8501_SetCS2
函数原型:
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _Level)
函数描述:
此函数用于片选DAC8501模块上的第2片8501。
函数参数:
- 第1个参数为0表示选中,为1表示取消选中
75.8.4 函数DAC8501_SetDacData
函数原型:
void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
函数描述:
此函数用于设置DAC输出,并立即更新。
函数参数:
- 第1个参数为0表示通道1,为1表示通道2。
- 第2个参数是DAC数值设置,范围0到65535,0对应最小电压值,65535对应最大电压值。
75.8.5 函数DAC8501_DacToVoltage
函数原型:
int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac)
函数描述:
此函数用于将DAC值换算为电压值,单位0.1mV。
函数参数:
- 第1个参数DAC数值,范围0到65535。
- 返回值,返回电压值,单位0.1mV。
75.8.6 函数DAC8501_VoltageToDac
函数原型:
uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt)
函数描述:
此函数用于将电压值转换为DAC值。
函数参数:
- 第1个参数是电压值,范围0到50000,单位0.1mV。
- 返回值,返回DAC值。
75.9 DAC8501支持包DMA方式(bsp_spidma_dac8501.c)
DAC8501驱动文件bsp_spidma_dac8501.c涉及到的函数比较多,我们主要介绍用到的如下几个函数:
- bsp_InitDAC8501
- DAC8501_SetDacDataDMA
- DAC8501_SetDacData
75.9.1 函数bsp_InitDAC8501
函数原型:
void bsp_InitDAC8501(void)
函数描述:
主要用于DAC8501的初始化。
75.9.2 函数DAC8501_SetDacDataDMA
函数原型:
void DAC8501_SetDacDataDMA(uint8_t _ch, uint16_t *_pbufch1, uint32_t _sizech1, uint32_t _ulFreq)
函数描述:
此函数用于SPI DMA方式数据发送。
函数参数:
- 第1个参数用于选择的通道: 1表示通道1输出
- 第2个参数表示通道1数据缓冲地址。
- 第3个参数表示通道1数据大小。
- 第4个参数表示触发频率,推荐范围100Hz- 1MHz,注意这个参数是触发频率,并不是波形周期。这里触发一次,SPI DMA传输一次24bit数据。
75.9.3 函数DAC8501_SetDacData
函数原型:
void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
函数描述:
此函数用于设置DAC输出,并立即更新。
函数参数:
- 第1个参数为0表示通道1,为1表示通道2(对于SPI DMA方式,仅支持通道1)。
- 第2个参数是DAC数值设置,范围0到65535,0对应最小电压值,65535对应最大电压值。
75.10 DAC8501驱动移植和使用(中断更新方式)
DAC8501移植步骤如下:
- 第1步:复制bsp_spi_bus.c,bsp_spi_bus.h,bsp_spi_dac8501.c,bsp_spi_dac8501.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。
- 第2步:根据使用的第几个SPI,SPI时钟,SPI引脚和DMA通道等,修改bsp_spi_bus.c文件开头的宏定义
/* ********************************************************************************************************* * 时钟,引脚,DMA,中断等宏定义 ********************************************************************************************************* */ #define SPIx SPI1 #define SPIx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE() #define DMAx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE()#define SPIx_FORCE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET() #define SPIx_RELEASE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET()#define SPIx_SCK_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_SCK_GPIO GPIOB #define SPIx_SCK_PIN GPIO_PIN_3 #define SPIx_SCK_AF GPIO_AF5_SPI1#define SPIx_MISO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MISO_GPIO GPIOB #define SPIx_MISO_PIN GPIO_PIN_4 #define SPIx_MISO_AF GPIO_AF5_SPI1#define SPIx_MOSI_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MOSI_GPIO GPIOB #define SPIx_MOSI_PIN GPIO_PIN_5 #define SPIx_MOSI_AF GPIO_AF5_SPI1#define SPIx_TX_DMA_STREAM DMA2_Stream3 #define SPIx_RX_DMA_STREAM DMA2_Stream2#define SPIx_TX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_TX #define SPIx_RX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_RX#define SPIx_DMA_TX_IRQn DMA2_Stream3_IRQn #define SPIx_DMA_RX_IRQn DMA2_Stream2_IRQn#define SPIx_DMA_TX_IRQHandler DMA2_Stream3_IRQHandler #define SPIx_DMA_RX_IRQHandler DMA2_Stream2_IRQHandler#define SPIx_IRQn SPI1_IRQn #define SPIx_IRQHandler SPI1_IRQHandler
- 第3步:根据芯片支持的时钟速度,时钟相位和时钟极性配置函数DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。
DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_SetCS1 * 功能说明: DAC8501 片选控制函数 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level) {if (_Level == 0){bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */ bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS1_0();}else{ CS1_1(); bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */} }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DAC8501_SetCS2(0) * 功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。 * 形 参: 无返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level) {if (_level == 0){bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS2_0();}else{CS2_1();bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */} }
- 第4步:根据使用的片选引脚,修改bsp_spi_dac8562.c文件开头的宏定义。
#define CS1_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE() #define CS1_GPIO GPIOG #define CS1_PIN GPIO_PIN_10#define CS1_1() CS1_GPIO->BSRR = CS1_PIN #define CS1_0() CS1_GPIO->BSRR = ((uint32_t)CS1_PIN << 16U)/*特别注意,我们这里是用的扩展IO控制的 */ #define CS2_1() HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 1); #define CS2_0() HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 0);
- 第5步:如果使用DMA方式的话,请不要使用TCM RAM,因为通用DMA1和DMA2不支持。并为了防止DMA和CPU同时访问DMA缓冲造成的数据一致性问题,将这块空间关闭Cache处理,比如使用的SRAM4:
/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- 第6步:初始化SPI。
/* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */ bsp_InitSPIBus(); /* 配置SPI总线 */ bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */
- 第7步:DAC8501驱动主要用到HAL库的SPI驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库C源文件进来。
- 第8步:应用方法看本章节配套例子即可。
75.11 DAC8501驱动移植和使用(SPI DMA更新方式)
DAC8501移植步骤如下:
- 第1步:复制bsp_spidma_dac8501.c,bsp_spidma_dac8501.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。
- 第2步:根据使用的第几个SPI,SPI时钟,SPI引脚和DMA通道等,修改bsp_spidma_dac8501.c文件开头的宏定义
/* ********************************************************************************************************* * 时钟,引脚,DMA,中断等宏定义 ********************************************************************************************************* */ #define SPIx SPI1 #define SPIx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE() #define DMAx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE()#define SPIx_FORCE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET() #define SPIx_RELEASE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET()/* SYNC, 也就是CS片选 */ #define SPIx_NSS_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE() #define SPIx_NSS_GPIO GPIOG #define SPIx_NSS_PIN GPIO_PIN_10 #define SPIx_NSS_AF GPIO_AF5_SPI1#define SPIx_SCK_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_SCK_GPIO GPIOB #define SPIx_SCK_PIN GPIO_PIN_3 #define SPIx_SCK_AF GPIO_AF5_SPI1#define SPIx_MISO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MISO_GPIO GPIOB #define SPIx_MISO_PIN GPIO_PIN_4 #define SPIx_MISO_AF GPIO_AF5_SPI1#define SPIx_MOSI_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MOSI_GPIO GPIOB #define SPIx_MOSI_PIN GPIO_PIN_5 #define SPIx_MOSI_AF GPIO_AF5_SPI1#define SPIx_TX_DMA_STREAM DMA2_Stream3 #define SPIx_RX_DMA_STREAM DMA2_Stream2#define SPIx_TX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_TX #define SPIx_RX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_RX#define SPIx_DMA_TX_IRQn DMA2_Stream3_IRQn #define SPIx_DMA_RX_IRQn DMA2_Stream2_IRQn#define SPIx_DMA_TX_IRQHandler DMA2_Stream3_IRQHandler #define SPIx_DMA_RX_IRQHandler DMA2_Stream2_IRQHandler#define SPIx_IRQn SPI1_IRQn #define SPIx_IRQHandler SPI1_IRQHandler
- 第3步:如果使用DMA方式的话,请不要使用TCM RAM,因为通用DMA1和DMA2不支持。并为了防止DMA和CPU同时访问DMA缓冲造成的数据一致性问题,将这块空间关闭Cache处理,比如使用的SRAM4:
/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- 第4步:初始化SPI。
/* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */ bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */
- 第5步:DAC8501驱动主要用到HAL库的SPI驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库C源文件进来。
- 第6步:应用方法看本章节配套例子即可
75.12 实验例程设计框架
通过程序设计框架,让大家先对配套例程有一个全面的认识,然后再理解细节,本次实验例程的设计框架如下:
第1阶段,上电启动阶段:
- 这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段,进入main函数:
- 第1部分,硬件初始化,主要是MPU,Cache,HAL库,系统时钟,滴答定时器和LED。
- 第2部分,应用程序设计部分,实现DAC8501的简易信号发生器功能。。
75.13 实验例程说明(MDK)
注:本章是配套了两个例子的,这里我们以SPI DMA方式进行说明。
配套例子:
V7-054_DAC8501简易信号发生器(单通道SPI DMA方式,16bit分辨率, 0-5V输出)
V7-055_DAC8501简易信号发生器(双通道SPI查询方式,16bit分辨率, 0-5V输出)
实验目的:
- 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。
实验内容:
- DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
- DAC8501本身仅支持一路输出,而模块上是带了两片DAC8501,其中只有一路的片选可以支持SPI NSS复用, 所以只有一路支持SPI DMA。
- DAC8501供电电压2.7-5.5V,模拟输出带宽350KHz。
实验操作:
- 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
- K1键按下,通道1输出方波。
- K2键按下,通道1输出正弦波。
- K3键按下,通道1输出直流。
上电后串口打印的信息:
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
波形效果:
模块插入位置:
程序设计:
系统栈大小分配:
RAM空间用的DTCM:
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参:无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) {/* 配置MPU */MPU_Config();/* 使能L1 Cache */CPU_CACHE_Enable();/* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:- 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。- 设置NVIV优先级分组为4。*/HAL_Init();/* 配置系统时钟到400MHz- 切换使用HSE。- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。*/SystemClock_Config();/* Event Recorder:- 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。- 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章*/ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);EventRecorderStart(); #endifbsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */ bsp_InitKey(); /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM *//* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */ bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */ }
MPU配置和Cache配置:
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区以及SRAM4
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) {MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;/* 禁止 MPU */HAL_MPU_Disable();/* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/*使能 MPU */HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) {/* 使能 I-Cache */SCB_EnableICache();/* 使能 D-Cache */SCB_EnableDCache(); }
每10ms调用一次按键处理:
按键处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_RunPer10ms * 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求 * 不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_RunPer10ms(void) {bsp_KeyScan10ms(); }
主功能:
主程序实现如下操作:
- 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
- K1键按下,通道1输出方波。
- K2键按下,通道1输出正弦波。
- K3键按下,通道1输出直流。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) {bsp_Init(); /* 硬件初始化 */PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */DemoSpiDac(); /* SPI DAC测试 */ }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DemoSpiDac * 功能说明: DAC8501测试 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DemoSpiDac(void) {uint8_t i=0;uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */sfDispMenu(); /* 打印命令提示 */bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 *//* 生成方波数据 */MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);while(1){bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 *//* 判断定时器超时时间 */if (bsp_CheckTimer(0)) {/* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2);}/* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */if (ucKeyCode != KEY_NONE){switch (ucKeyCode){case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下,通道1输出方波 *//* 生成方波数据 */for(i =0; i< 50; i++){ch1buf[i] = 0;}for(i =50; i< 100; i++){ch1buf[i] = 65535;}/* 触发速度1MHz */DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);break;case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,通道1输出正弦波 *//* 生成正弦波数据 */ MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);/* 触发速度1MHz */DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);break;case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,通道1输出直流 *//* 生成方波数据 */for(i =0; i< 100; i++){ch1buf[i] = 65535;}/* 触发速度1MHz */DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000);break;default:/* 其它的键值不处理 */break;}}} }
75.14 实验例程说明(IAR)
注:本章是配套了两个例子的,这里我们以SPI DMA方式进行说明。
配套例子:
V7-054_DAC8501简易信号发生器(单通道SPI DMA方式,16bit分辨率, 0-5V输出)
V7-055_DAC8501简易信号发生器(双通道SPI查询方式,16bit分辨率, 0-5V输出)
实验目的:
- 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。
实验内容:
- DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
- DAC8501本身仅支持一路输出,而模块上是带了两片DAC8501,其中只有一路的片选可以支持SPI NSS复用, 所以只有一路支持SPI DMA。
- DAC8501供电电压2.7-5.5V,模拟输出带宽350KHz。
实验操作:
- 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
- K1键按下,通道1输出方波。
- K2键按下,通道1输出正弦波。
- K3键按下,通道1输出直流。
上电后串口打印的信息:
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
波形效果:
模块插入位置:
程序设计:
系统栈大小分配:
RAM空间用的DTCM:
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参:无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) {/* 配置MPU */MPU_Config();/* 使能L1 Cache */CPU_CACHE_Enable();/* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:- 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。- 设置NVIV优先级分组为4。*/HAL_Init();/* 配置系统时钟到400MHz- 切换使用HSE。- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。*/SystemClock_Config();/* Event Recorder:- 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。- 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章*/ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);EventRecorderStart(); #endifbsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */ bsp_InitKey(); /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM *//* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */ bsp_InitDAC8562(); /* 初始化配置DAC8562/8563 */ }
MPU配置和Cache配置:
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区以及SRAM4
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) {MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;/* 禁止 MPU */HAL_MPU_Disable();/* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/*使能 MPU */HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) {/* 使能 I-Cache */SCB_EnableICache();/* 使能 D-Cache */SCB_EnableDCache(); }
每10ms调用一次按键处理:
按键处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_RunPer10ms * 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求 * 不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_RunPer10ms(void) {bsp_KeyScan10ms(); }
主功能:
主程序实现如下操作:
- 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
- K1键按下,通道1输出方波。
- K2键按下,通道1输出正弦波。
- K3键按下,通道1输出直流。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) {bsp_Init(); /* 硬件初始化 */PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */DemoSpiDac(); /* SPI DAC测试 */ }/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DemoSpiDac * 功能说明: DAC8501测试 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DemoSpiDac(void) {uint8_t i=0;uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */sfDispMenu(); /* 打印命令提示 */bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 *//* 生成方波数据 */MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);while(1){bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 *//* 判断定时器超时时间 */if (bsp_CheckTimer(0)) {/* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2);}/* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */if (ucKeyCode != KEY_NONE){switch (ucKeyCode){case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下,通道1输出方波 *//* 生成方波数据 */for(i =0; i< 50; i++){ch1buf[i] = 0;}for(i =50; i< 100; i++){ch1buf[i] = 65535;}/* 触发速度1MHz */DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);break;case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,通道1输出正弦波 *//* 生成正弦波数据 */ MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);/* 触发速度1MHz */DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);break;case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,通道1输出直流 *//* 生成方波数据 */for(i =0; i< 100; i++){ch1buf[i] = 65535;}/* 触发速度1MHz */DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000);break;default:/* 其它的键值不处理 */break;}}} }
75.15 总结
本章节涉及到的知识点非常多,特别是SPI DMA方式驱动的实现方法,需要大家稍花点精力去研究。
这篇关于【STM32H7教程】第75章 STM32H7的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!