[STM32F3] 基于STM32的波形发生器

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 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
该方法主要用了STM32F103ZET6芯片自带一个12位数字输入,电压输出的数模转换器。这个DAC模块具有两个支持独立转换的通道,还可以配置成两个通道同时转换。DAC可以配置为12位(4096档)或者8位(256档)。

经过最终测试,可实现红外遥控任意切换方波、正弦波、三角波、锯齿波的功能,频率0~15KHz可调,测到15KHz后,波形底部失真比较严重。

 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:57 | 显示全部楼层
硬件组成
正点原子STM32F1精英板、示波器、杜邦线两根(PA5、GND)、红外遥控
 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:57 | 显示全部楼层
软件设计
   主函数

  1. #include "stm32f10x.h"
  2. #include "ad9850.h"
  3. #include "delay.h"
  4. #include "lcd.h"
  5. #include "led.h"
  6. #include "key.h"
  7. #include "USART.h"
  8. #include "AD9850.h"
  9. #include "string.h"
  10. #include "sign.h"
  11. #include "remote.h"
  12. #include "beep.h"


  13. #define SquareFreq           1500  //Hz
  14. #define SquareV_H                 1.0         //V
  15. #define SquareV_L             0          //V

  16. int main(void)
  17. {  
  18.         uint32_t FREQ=10000;
  19.         vu8 key=0;
  20.         u8 p[250];
  21.         delay_init();         
  22.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
  23.         uart_init(115200);
  24.         Init_AD9850();
  25.         LED_Init();
  26.         KEY_Init();  
  27.         LCD_Init();
  28.         LCD_Clear(WHITE);
  29.         BACK_COLOR = WHITE;
  30.                          POINT_COLOR=RED;
  31.        
  32.         LCD_ShowString(180,50,200,24,24,"STM32 TEST");
  33.         POINT_COLOR=BLUE;
  34.         LCD_ShowString(30,90,200,24,24,"NAME:huy1n9");       
  35.          LCD_ShowString(30,130,200,24,24,"ID:031940306");
  36.        
  37.         Remote_Init();                        //红外接收初始化       
  38.         AD9850_Write_Serial(0x00,FREQ);

  39.         sprintf((char*)p,"Freq : %d Hz",SquareFreq);
  40.         if(FREQ>=1000000) sprintf((char*)p,"Freq : %d MHz",FREQ/1000000);
  41.         LCD_ShowString(30,170,200,24,24,p);
  42.        
  43.         Wave_Init(SquareFreq,SquareV_H,SquareV_L);       
  44.        
  45.        
  46. }
  47.        

 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:57 | 显示全部楼层
产生波形
  1. #include "sign.h"
  2. #include "sys.h"
  3. #include "remote.h"
  4. #include "lcd.h"
  5. #include "delay.h"
  6. u16 SineWave_Value[256];
  7. /********生成正弦波输出表***********/
  8. //cycle        :波形表的位数        (0~256)
  9. //Um                :输出电压的峰值(0~1.5)
  10. /*******************************/
  11. void SineWave_Data( u16 cycle ,u16 *D,float Um)
  12. {
  13.     u16 i;
  14.     for( i=0;i<cycle;i++)
  15.     {
  16.         D[i]=(u16)((Um*sin(( 1.0*i/(cycle-1))*2*PI)+Um)*4095/3.3);
  17.     }
  18. }
  19. /********生成方波输出表***********/
  20. //cycle        :波形表的位数        (0~256)
  21. //Um                :输出电压
  22. /*******************************/
  23. void SquareWave_Data( u16 cycle ,u16 *D,float Um_H,float Um_L)
  24. {
  25.         u16 i;
  26.         float daH=0,daL=0;
  27.         daH=4095*Um_H/3.3f;
  28.         daL=4095*Um_L/3.3f;
  29.         for(i=0;i<256/2;i++)
  30.         {
  31.                 D[i]= (u16)(daL);
  32.         }
  33.         for( i=256/2;i<256;i++)
  34.         {
  35.                 D[i]=(u16)(daH);
  36.         }
  37. }
  38. /********生成三角波输出表***********/
  39. //cycle        :波形表的位数        (0~256)
  40. //Um                :输出电压的峰值(0~1.5)
  41. /*******************************/
  42. void TriangleWave_Data( u16 cycle ,u16 *D,float Um)
  43. {
  44.     u16 i;
  45.         int n=1;
  46.         for( i=0;i<cycle;i++)
  47.         {
  48.                 if(i<cycle/2)
  49.                 {
  50.                         D[i]= (u16)(1.0*i/255*4095);
  51.                 }
  52.                 else
  53.                 {
  54.                         D[i]= (u16)(1.0*(i-2*n)/255*4095);
  55.                         n++;
  56.                 }
  57.                
  58.         }
  59. }
  60. /********生成锯齿波形输出表***********/
  61. //cycle        :波形表的位数        (0~256)
  62. //Um                :输出电压
  63. /*******************************/
  64. void SawTooth_Data( u16 cycle ,u16 *D,float Um)
  65. {
  66.     u16 i;
  67.         for( i=0;i<cycle;i++)
  68.         {               
  69.                         D[i]= (u16)(1.0*i/255*4095);
  70.                
  71.         }
  72. }

  73. /****************初始化引脚******************/
  74. void SineWave_GPIO_Config(void)
  75. {
  76.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  77.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //开时钟
  78.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       //推挽输出模式
  79.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //输出速率
  80.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_5 ; //选择引脚
  81.     GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5)  ;   //拉高输出
  82.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);      //初始化
  83. }

  84. /******************DAC初始化ˉ*************************/
  85. void SineWave_DAC_Config( void)
  86. {
  87.     DAC_InitTypeDef            DAC_InitStructure;
  88.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);//开DAC时钟
  89.      
  90.   /**************DAC结构初始化*******************/
  91.     DAC_StructInit(&DAC_InitStructure);   
  92.     DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;//不产生波形
  93.     DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable; //不使能输出缓存
  94.     DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T2_TRGO;//DAC触发为定时器2触发
  95.     DAC_Init(DAC_Channel_2, &DAC_InitStructure);//初始化
  96.     DAC_Cmd(DAC_Channel_2, ENABLE);    //使能DAC的通道1
  97.     DAC_DMACmd(DAC_Channel_2, ENABLE); //使能DAC通道1的DMA  
  98. }

  99. /*********定时器初始化************/
  100. void SineWave_TIM_Config(u32 Wave1_Fre)
  101. {
  102.     TIM_TimeBaseInitTypeDef    TIM_TimeBaseStructure;
  103.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开时钟
  104.     TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  105.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;     //不预分频
  106.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0; //不分频<br>  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
  107.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = Wave1_Fre;//设置输出频率
  108.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
  109.     TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);//设置TIME输出触发为更新模式
  110. }

  111. /*********DMA配置***********/
  112. void SineWave_DMA_Config(void)
  113. {                  
  114.     DMA_InitTypeDef            DMA_InitStructure;
  115.     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE);//开启DMA2时钟
  116.      DMA_DeInit(DMA2_Channel4);
  117. //    DMA_StructInit( &DMA_InitStructure);        //DMA结构体初始化
  118.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;//从寄存器读数据
  119.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 256;//寄存器大小
  120.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不递增
  121.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址递增
  122.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//宽度为半字
  123.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//宽度为半字
  124.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;//优先级非常高
  125.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//关闭内存到内存模式
  126.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//循环发送模式
  127.        
  128.         DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DAC_DHR12R2;//外设地址为DAC通道1的地址
  129.         DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)SineWave_Value;//波形数据表内存地址
  130.         DMA_Init(DMA2_Channel4, &DMA_InitStructure);//初始化
  131.         DMA_Cmd(DMA2_Channel4, ENABLE); //使能DMA通道3      
  132.                
  133. }

  134. /**********正弦波初始化**********************/
  135. //Wave1_Fre:        频率值(0~60 000)Hz
  136. //Um                         :        电压峰值(0.0~1.5)V
  137. /*******************************************/

  138. void Wave_Init(u16 Wave1_Fre,float Um_H,float Um_l)
  139. {
  140.         u8 key;
  141.         u32 Freq;
  142.         Freq=(u32)(72000000/sizeof(SineWave_Value)*2/Wave1_Fre);//计算频率
  143.         SineWave_GPIO_Config();             //初始化io
  144.         SineWave_TIM_Config(Freq);          //初始化定时器
  145.         SineWave_DAC_Config();              //配置DAC
  146.         SineWave_DMA_Config();              //配置DMA
  147.         TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
  148.        
  149.         while(1)
  150.         {
  151.                 key=Remote_Scan();
  152.                 delay_ms(100);
  153.                 if(key==104)
  154.                 {         
  155.                         SquareWave_Data(256,SineWave_Value,Um_H,Um_l);//1方波
  156.                 }

  157.                 else if(key==152)
  158.                 {
  159.                   SineWave_Data(256,SineWave_Value,Um_H);//2产生正弦波
  160.                 }
  161.                 else if(key==176)
  162.                         {
  163.                   TriangleWave_Data(256,SineWave_Value,Um_H);//3产生三角波
  164.                 }
  165.                         else if(key==48)
  166.                         {
  167.                    SawTooth_Data(256,SineWave_Value,Um_H);//4产生锯齿波
  168.                   }
  169.         }
  170. }
 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:57 | 显示全部楼层
4、测试结果
   50Hz
 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:58 | 显示全部楼层
 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:58 | 显示全部楼层
 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:58 | 显示全部楼层
   1000Hz
2778464eb1e4bca6a6.png
 楼主| 我爱台妹mmd 发表于 2023-8-27 17:59 | 显示全部楼层
15KHz(可以看到波形已经开始出现失真现象)
7038964eb1e659357a.png
AIsignel 发表于 2023-8-28 13:35 | 显示全部楼层
15KHz的失真成什么样的?
llia 发表于 2023-8-29 21:02 | 显示全部楼层
为啥15的时候波形已经开始出现失真现象
Stahan 发表于 2023-9-2 23:01 | 显示全部楼层
这个精度能有多高啊
MessageRing 发表于 2023-9-3 21:38 | 显示全部楼层
Stahan 发表于 2023-9-2 23:01
这个精度能有多高啊

10k以内应该很稳吧
everyrobin 发表于 2023-9-5 10:26 | 显示全部楼层
波形发生器的电路设计需要考虑放大、滤波、稳定等因素,以确保波形发生器的输出精度和稳定性。
uiint 发表于 2023-9-5 11:23 | 显示全部楼层
测试和调试可以通过示波器、逻辑分析仪等仪器来完成。
everyrobin 发表于 2023-9-5 12:55 | 显示全部楼层
在电路设计中满足波形发生器的要求,例如使用适当的时钟电路、滤波电路和放大电路来保证波形质量和稳定性
tifmill 发表于 2023-9-5 13:18 | 显示全部楼层
注意电磁兼容性的设计,包括地线布线、电源滤波、信号隔离等措施,以减少干扰和提高系统的抗干扰能力。
jtracy3 发表于 2023-9-5 13:40 | 显示全部楼层
在输出波形方面,需要注意波形稳定性、波形失真度、频率稳定性、幅度稳定性等方面,以满足应用需求。
ccook11 发表于 2023-9-5 15:20 | 显示全部楼层
在设计和制造波形发生器时,需要考虑电磁兼容性,以确保设备在恶劣的电磁环境中能够正常运行。
louliana 发表于 2023-9-5 15:51 | 显示全部楼层
在设计和开发波形发生器时,需要进行测试和调试,以确保波形发生器的性能和可靠性。
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