嵌入式技術(shù)及應(yīng)用（STM32CubeMX版）課件 任務(wù)16 制作電壓信號發(fā)生器

任務(wù)16制作電壓信號發(fā)生器任務(wù)要求STM32的DAC為12位的DA轉(zhuǎn)換器，用第1通道轉(zhuǎn)換外部輸入的DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，DA數(shù)據(jù)采用右對齊。串口1作異步通信口，與計算機進(jìn)行串行通信。計算機通過串口調(diào)試助手向STM32發(fā)送DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，同時接收STM32發(fā)送來的反饋信息。串口的波特率BR=115200bps，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位。計算機的串口發(fā)送的數(shù)據(jù)以及調(diào)試助手中顯示的數(shù)據(jù)如表所示，要求用STM23CubeMX生成初始化程序，然后在Keil中編程實現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換功能，使DAC的輸出引腳輸出對應(yīng)的電壓值，即實現(xiàn)電壓信號源的功能。任務(wù)要求串口發(fā)送的數(shù)據(jù)及回顯數(shù)據(jù)命令功能串口調(diào)試助手顯示的數(shù)據(jù)55AAVHVL5A且VHVL的值小于4096DA值合法，進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)為0xVHVL，即xx，輸出電壓為y.yyV55AAVHVL5A且VHVL的值大于4095DA值非法，不進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)為0xVHVL，即xx，輸入數(shù)據(jù)過大！其他命令非法，不進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸入非法！表中，命令數(shù)據(jù)為十六進(jìn)制數(shù)。其中，55AA為數(shù)據(jù)頭，5A為數(shù)據(jù)尾，VH、VL為待轉(zhuǎn)換的DA數(shù)據(jù)，VH為數(shù)據(jù)的高字節(jié)內(nèi)容，VL為數(shù)據(jù)的低字節(jié)內(nèi)容。例如，55AA07FF5A就表示輸入數(shù)據(jù)為合法的DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為0x07FF。任務(wù)要求串口發(fā)送的數(shù)據(jù)及回顯數(shù)據(jù)命令功能串口調(diào)試助手顯示的數(shù)據(jù)55AAVHVL5A且VHVL的值小于4096DA值合法，進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)為0xVHVL，即xx，輸出電壓為y.yyV55AAVHVL5A且VHVL的值大于4095DA值非法，不進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)為0xVHVL，即xx，輸入數(shù)據(jù)過大！其他命令非法，不進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸入非法！xx為十六進(jìn)制數(shù)VHVL所對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，輸出電壓y.yy表示帶2位小數(shù)的十進(jìn)制電壓值。知識儲備

1．D/A轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識D/A轉(zhuǎn)換器的功能是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與數(shù)字量成比例的模擬量，常用DAC表示。按照待轉(zhuǎn)換數(shù)字的位數(shù)可分為8位、10位、12位等幾種類型；按照輸出模擬量的類型可分為電流輸出型和電壓輸出型；按照DAC與微處理器的接口形式可分為串行DAC和并行DAC。就目前的使用情況來看，工程上偏向于選用串行DAC。（1）分辨率：輸入數(shù)字量變化1時，對應(yīng)的輸出模擬量的變化量。分辨率反映了輸出模擬量的最小變化值。設(shè)DAC的數(shù)字量的位數(shù)為n，則DAC的分辨率=滿量程電壓/(2n-1)。對于同等的滿量程電壓，DAC的位數(shù)越多，則分辨率越高。因此，分辨率也常用DAC的數(shù)字量的位數(shù)來表示。

1．D/A轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識（2）轉(zhuǎn)換時間：從數(shù)字量輸入至DAC開始到DAC完成轉(zhuǎn)換并輸出對應(yīng)的模擬量所需要的時間。轉(zhuǎn)換時間反映了DAC的轉(zhuǎn)換速度。（3）滿刻度誤差：數(shù)字量輸入為滿刻度(全1時)，實際輸出的模擬量與理論值的偏差。

2．STM32中DAC的應(yīng)用特性STM32中集成有1個12位的電壓型的DAC，可設(shè)置為8位或者12位DAC。（1）DAC的引腳引腳功能VDDADAC的模擬部分的電源腳VSSADAC的模擬部分的地VREF+DAC的參考電壓DAC_OUTDA轉(zhuǎn)換的電壓輸出腳說明：有些DAC有VDDA、VSSA、VREF+、VREF－、DAC_OUT等5個引腳

2．STM32中DAC的應(yīng)用特性（2）DA轉(zhuǎn)換觸發(fā)方式：8種觸發(fā)方式含義SWTRIG軟件觸發(fā)TIM2_TRGOTIM2的TRGO事件觸發(fā)TIM4_TRGOTIM4的TRGO事件觸發(fā)TIM5_TRGOTIM5的TRGO事件觸發(fā)TIM6_TRGOTIM6的TRGO事件觸發(fā)TIM7_TRGOTIM7的TRGO事件觸發(fā)TIM8_TRGO對于大容量產(chǎn)品是TIM8的TRGO事件觸發(fā)，對于互聯(lián)型產(chǎn)品是TIM3的TRGO事件觸發(fā)EXTI_9外部中斷線9觸發(fā)

2．STM32中DAC的應(yīng)用特性（3）轉(zhuǎn)換通道：2個，可同時進(jìn)行2路DA轉(zhuǎn)換，通道1的輸出引腳為PA4，通道2的輸出引腳為PA5。（4）寫入數(shù)據(jù)的對齊方式：對齊和右對齊2種方式。（5）DAC的輸出電壓：輸出引腳與VSSA引腳之間的電壓，輸出電壓如下：式中，VREF為DAC的參考電壓，VDAC為DA的轉(zhuǎn)換值，n為DAC的位數(shù)。例如，DAC的位數(shù)為12位，參考電壓為3.3V，若DA的轉(zhuǎn)換值為2047，則DAC的輸出電壓為：

2．STM32中DAC的應(yīng)用特性（6）輸出具緩沖功能（7）DAC具有DMA控制功能函數(shù)的用法（1）HAL_DAC_SetValue()函數(shù)3．HAL庫中有關(guān)DAC的常用函數(shù)和宏原型HAL_StatusTypeDefHAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef*hdac,uint32_tChannel,uint32_tAlignment,uint32_tData);功能為DAC通道設(shè)置轉(zhuǎn)換值。參數(shù)1hdac：DAC句柄，取值為&hdac。其中，hdac為系統(tǒng)定義的保存DAC配置的結(jié)構(gòu)體變量。參數(shù)2Channel：DAC的通道號。該參數(shù)的取值及其含義下表所示。參數(shù)3Alignment：待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的對齊方式。該參數(shù)的取值及其含義如下表所示。參數(shù)4Data：待轉(zhuǎn)換的DAC數(shù)據(jù)。返回值HAL的狀態(tài)。Channel參數(shù)3．HAL庫中有關(guān)DAC的常用函數(shù)和宏Channel參數(shù)的取值含義DAC_CHANNEL_1選擇通道1DAC_CHANNEL_2選擇通道2Alignment參數(shù)的取值含義DAC_ALIGN_8B_R8位的右對齊數(shù)據(jù)DAC_ALIGN_12B_L12位的左對齊數(shù)據(jù)DAC_ALIGN_12B_R12位的右對齊數(shù)據(jù)Alignment參數(shù)例如，將DAC第1通道的轉(zhuǎn)換值設(shè)為2048，其中DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為右對齊，其程序如下：

HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,2048);函數(shù)的用法（2）HAL_DAC_Start()函數(shù)3．HAL庫中有關(guān)DAC的常用函數(shù)和宏原型HAL_StatusTypeDefHAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef*hdac,uint32_tChannel);功能啟動DAC指定通道的DA轉(zhuǎn)換。參數(shù)1hdac：DAC句柄，取值為&hdac。其中，hdac為系統(tǒng)定義的保存DAC配置的結(jié)構(gòu)體變量。參數(shù)2Channel：DAC的通道號。返回值HAL的狀態(tài)。例如，啟動DAC的第1通道的DA轉(zhuǎn)換，其程序如下：

HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);函數(shù)的用法（3）HAL_DAC_Stop()函數(shù)3．HAL庫中有關(guān)DAC的常用函數(shù)和宏原型HAL_StatusTypeDefHAL_DAC_Stop(DAC_HandleTypeDef*hdac,uint32_tChannel);功能停止DAC指定通道的DA轉(zhuǎn)換。參數(shù)1hdac：DAC句柄，取值為&hdac。其中，hdac為系統(tǒng)定義的保存DAC配置的結(jié)構(gòu)體變量。參數(shù)2Channel：DAC的通道號。返回值HAL的狀態(tài)。說明：在HAL庫中HAL_DAC_Stop_DMA()函數(shù)也是一個停止DA轉(zhuǎn)換函數(shù)，但其功能是，停止DMA的方式控制的DA轉(zhuǎn)換。函數(shù)的用法（4）HAL_DAC_GetValue()函數(shù)3．HAL庫中有關(guān)DAC的常用函數(shù)和宏原型uint32_tHAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef*hdac,uint32_tChannel);功能獲取DAC通道的轉(zhuǎn)換值。參數(shù)1hdac：DAC句柄，取值為&hdac。其中，hdac為系統(tǒng)定義的保存DAC配置的結(jié)構(gòu)體變量。參數(shù)2Channel：DAC的通道號。返回值HAL的狀態(tài)。實現(xiàn)方法與步驟任務(wù)16的硬件電路：

1．搭建電路

2．生成DAC的初始化代碼步驟（1）在“D:\ex”文件夾中新建Task16子文件夾。（2）將任務(wù)10的STM32CubeMX工程文件Task10.ioc（位于“D:\ex\Task10”文件夾中）復(fù)制到Task16文件夾中，并將其改名為Task16.ioc。（3）雙擊Task16.ioc文件圖標(biāo)，打開任務(wù)16的STM32CubeMX工程文件。任務(wù)16中的絕大部分初始化代碼與任務(wù)10中的初始化代碼相同，可以通過修改任務(wù)10的STM32CubeMX工程來形成任務(wù)16的STM32CubeMX工程。

（4）配置DAC2．生成DAC的初始化代碼（5）保存工程，然后生成Keil工程代碼

3．編寫信號發(fā)生器的程序步驟（1）將任務(wù)10中位于“D:\ex\Task10”文件夾中的User子文件夾復(fù)制至“D:\ex\Task16”文件夾中。User子文件夾中保存的是串行通信文件Serial.c和Serial.h。（2）打開任務(wù)16的Keil工程，并按前面介紹的方法在Keil工程中新建User組，然后將“D:\ex\Task16\User”文件夾中的Serial.c文件添加至User組中。（3）在Keil工程的include路徑中添加“D:\ex\Task16\User”文件夾，該文件夾是Serial.h頭文件所在的文件夾。（4）在main.c文件中編寫用戶應(yīng)用程序，程序代碼如下：

3．編寫信號發(fā)生器的程序12345678910111213

14…#include "stdio.h"#include "string.h"#include "Serial.h"…uint8_t ComStr[3]={0x55,0xaa};//命令的部分代碼…intmain(void){char * fp;uint16_tval;…HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuf,1); /*使能串口1接收中斷，并指定接收緩沖區(qū)和接收數(shù)據(jù)長度*/while(1)

3．編寫信號發(fā)生器的程序141516

171819

20212223

2425while(1){if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE)!=RESET) /*判斷是否是空閑中斷(IDLE)發(fā)生*/

{

/****************************************************************/

if((fp=strstr((const char *)UserRxBuf,(const char *)ComStr))!=NULL)

{//收到0x55aa

if(*(fp+4)==0x5a) //檢查是否收到了幀尾0x5a

{ //收到了幀尾0x5a

val=((uint16_t)*(fp+2))<<8|(*(fp+3));/*將接收數(shù)據(jù)拼成DA轉(zhuǎn)換值*/

if(val<4096)/*檢查DA值的范圍*/

{/*在0～4095之間，則設(shè)置DA值，并啟動DA轉(zhuǎn)換*/

3．編寫信號發(fā)生器的程序2526

27

2829303132

333435 {/*在0～4095之間，則設(shè)置DA值，并啟動DA轉(zhuǎn)換*/ printf("當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)為0x%x,即%d，輸出電壓為%.2fV\r\n",val,val,3.3*val/4095); HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,val);/*設(shè)置DA轉(zhuǎn)換值*/

HAL_DAC_Start(&hdac,DAC_CHANNEL_1);/*啟動DA轉(zhuǎn)換*/ } else {/*過大，則提示*/ printf("當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)為0x%x,即%d，輸入數(shù)據(jù)過大！\r\n",val,val); } }

else

3．編寫信號發(fā)生器的程序35363738394041424344454647484950

else