本帖最后由 聚沃科技 于 2024-9-18 15:59 编辑
DAC是一种把二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，它常用于过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。 13.1.GD32 DAC 外设原理简介因篇幅有限，本文无法详细介绍GD32所有系列的DAC，下面以GD32F30x为例，先着重介绍下GD32F30x的DAC及其结构框图，然后介绍下各个系列DAC的差异。 GD32F30x DAC 主要特性 ◼ 8位或12位分辨率，数据左对齐或右对齐； ◼ 每个通道带有DMA功能； ◼ 同步更新转换； ◼ 外部事件触发转换； ◼ 可配置的内部缓冲区； ◼ 输入参考电压VREF+； ◼ 噪声波生成（LSFR噪声模式和三角噪声模式）； ◼ 双DAC并发模式。 DAC 结构框图介绍 GD32F30x一共有两个DAC，分别为DAC0和DAC1，其输出DAC_OUT0和DAC_OUT1分别对应PA4和PA5。由于DAC输出为模拟量，因此在使能DAC模块前，需要把相应的GPIO口设置为模拟模式。DAC的输出集成了输出缓冲器Buff，可用来降低输出阻抗，并在不增加外部运算放大器的情况下直接驱动外部负载。通过设置DAC_CTL寄存器的DBOFFx位，可以使能或禁止各DAC通道输出缓冲器。 DAC的输出可以由多种触发源控制，触发源的选择由DAC_CTL寄存器的DTSELx[2:0]位控制，具体为： 000：TIMER5_TRGO 001：TIMER2_TRGO(互联型产品) TIMER7_TRGO(非互联型产品) 010：TIMER6_TRGO 011：TIMER4_TRGO 100：TIMER1_TRGO 101：TIMER3_TRGO 110：EXTI9 111：SWTRIG 有两种方式可以将噪声波加载到DAC输出数据：LFSR噪声波和三角波。噪声波模式可以通过DAC_CTL寄存器的DWMx位来进行选择。噪声的幅值可以通过配置DAC_CTL寄存器的DAC噪声波位宽（DWBWx）位来进行设置。 LFSR噪声模式：为了生成可变振幅的伪噪声，可使用LFSR（线性反馈移位寄存器）。LFSR的值与DACx_DH值相加后写入到DAC数据输出寄存器（DACx_DO）。LFSR中的预加载值为0xAAA，在每次触发事件发生后，该寄存器的值会依照特定的算法完成更新。 三角波模式：在DAC的输出信号上可以叠加一个小幅度的三角波。该三角波幅值的最小值为0，最大值为（2<<DWBWx）-1。DAC叠加三角波噪声的波形图如下图所示。 DAC可以实现8位或者12位分辨率，也可以实现数据左对齐或者右对齐，这取决于用户的实际需求。当分辨率为12位时，DAC的模拟输出电压与数字量的关系为： 上式中，DAC_DO为DAC数据输出寄存器的值，VREF+为DAC的参考电压，其范围为2.6V~VDDA。 每个DAC通道都具有DMA功能。两个DMA通道分别用于处理DAC通道的DMA请求。当DAC_CTL寄存器的DDMAENx置位时，如果发生了外部触发（而不是软件触发），则将产生DMA请求。 各系列 DAC 功能差异 GD32系列MCU有关DAC外设各系列功能差异如下表所示  本小节讲解DAC_Example历程中DAC模块的配置说明，主要包括外设时钟配置、GPIO引脚配置、DAC外设配置、主函数介绍以及运行结果。本例程主要介绍GD32 MCU各系列DAC0模块输出模拟电压，有关DAC其他功能例程可参考各系列固件库例程。 外设时钟配置 外设时钟配置如代码清单DAC例程时钟配置所示，在GD32全系列MCU中需打开GPIOA和DAC0的时钟，因为使用到PA4引脚以及DAC0模块。 代码清单 DAC 例程时钟配置 - void rcu_config(void)
- {
- rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
- rcu_periph_clock_enable(RCU_DAC);
- }
GPIO 引脚配置 GPIO引脚配置如代码清单DAC例程GPIO引脚配置所示，GD32F10X、GD32F20X、GD32F30X、GD32E10X、GD32F403系列GPIO配置相同；GD32F1X0、GD32F4XX、GD32F350系列GPIO配置相同。注意，以上所呈现的不同，只是调用gpio初始化函数不同，配置是一样的，都是把PA4配置为模拟模式。 代码清单 DAC 例程 GPIO 引脚配置 - void gpio_config(void)
- {
- #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32E10X)
- gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);
- #elif defined (GD32F1X0) || (GD32F4XX) || defined (GD32F350)
- gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_4);
- #endif
- }
DAC 外设配置 DAC外设配置如代码清单 DAC例程DAC外设配置所示。GD32全系列MCU中DAC外设配置基本相同，在本例程中，配置DAC为软件触发，每当使能一次软件触发，DAC就会把DAC数据寄存器的值转换为模拟电压输出。 代码清单 DAC 例程 DAC 外设配置 - void dac_config(void)
- {
- #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32F4XX)||(GD32E10X)
- dac_deinit();
- dac_trigger_enable(DAC0);
- dac_trigger_source_config(DAC0,DAC_TRIGGER_SOFTWARE);
- /* enable DAC */
- dac_enable(DAC0);
- #elif defined (GD32F350)
- dac_deinit();
- dac_trigger_enable();
- dac_trigger_source_config(DAC_TRIGGER_SOFTWARE);
- /* enable DAC */
- dac_enable();
- #elif defined (GD32F1X0)
- dac_deinit();
- dac0_trigger_enable();
- dac0_trigger_source_config(DAC_TRIGGER_SOFTWARE);
- /* enable DAC */
- dac0_enable();
- #endif
- }
主函数说明 主函数如代码清单 DAC例程主函数所示，该主函数主要分成四部分，RCU时钟配置、GPIO配置、DAC外设配置和while（1）循环，前三部分已在前三小节介绍，在while(1)主循环中先设置一下DAC将要输出的模拟电压值，然后使能软件触发输出该模拟电压，延时一段时间后，再设置新的模拟电压值，如此循环。dac_value_set函数用于设置模拟输出电压值，单位为mV。delay函数是一个简单的软件延时函数，用于实现延时。这两个函数的代码清单如代码清单DAC例程部分函数说明所示。 代码清单 DAC 例程主函数 - int main(void)
- {
- /* peripheral clock enable */
- rcu_config();
- /* GPIO config */
- gpio_config();
- /* DAC config */
- dac_config();
- while(1)
- {
- #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32F4XX)||(GD32E10X)
- dac_value_set(1000);//1000mV
- dac_software_trigger_enable(DAC0);
- delay(2000);
- dac_value_set(2000);//2000mV
- dac_software_trigger_enable(DAC0);
- delay(2000);
- #elif defined (GD32F350)
- dac_value_set(1000);//1000mV
- dac_software_trigger_enable();
- delay(2000);
- dac_value_set(2000);//2000mV
- dac_software_trigger_enable();
- delay(2000);
- #elif defined (GD32F1X0)
- dac_value_set(1000);//1000mV
- dac0_software_trigger_enable();
- delay(2000);
- dac_value_set(2000);//2000mV
- dac0_software_trigger_enable();
- delay(2000);
- #endif
- }
- }
代码清单 DAC 例程部分函数说明 - /*!
- \brief set DAC output voltage
- \param[in] vol: output voltage, unit: mV
- \param[out] none
- \retval none
- */
- static void dac_value_set(uint16_t vol)
- {
- uint16_t dac_reg_value;
- dac_reg_value = vol*4096.0/3300;
- #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32F4XX)||(GD32E10X)
- dac_data_set(DAC0,DAC_ALIGN_12B_R,dac_reg_value);
- #elif defined (GD32F350)
- dac_data_set(DAC_ALIGN_12B_R,dac_reg_value);
- #elif defined (GD32F1X0)
- dac0_data_set(DAC_ALIGN_12B_R,dac_reg_value);
- #endif
- }
- /*!
- \brief delay
- \param[in] cnt: delay count
- \param[out] none
- \retval none
- */
- static void delay(uint16_t cnt)
- {
- while(cnt--);
- }
运行结果 将DAC_Example例程按照对应的芯片工程编译完成后，下载到对应芯片中，用示波器查看PA4引脚波形，如下图图DAC输出电压波形图所示，可以看到，DAC输出的模拟电压与我们所设置的值是一样的。 (1) 在使能DAC模块前，GPIO口（PA4对应DAC0，PA5对应DAC1）应该配置为模拟模式； (2) 将DAC_CTL寄存器中的DENx位置1可以给DAC上电。DAC子模块完全启动需要等tWAKEUP时间。 (3) 为了实现更好的输出带载能力，建议打开DAC的输出缓冲器。
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