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【连载】STM32开发指南--第二十四章 DAC实验
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本帖最后由 正点原子 于
21:39 编辑
第二十四章 DAC实验 & && &&&上两章，我们介绍了STM32的ADC使用，本章我们将向大家介绍STM32的DAC功能。在本章中，我们将利用按键（或USMART）控制STM32内部DAC模块的通道1来输出电压，通过ADC1的通道1采集DAC的输出电压，在LCD模块上面显示ADC获取到的电压值以及DAC的设定输出电压值等信息。本章将分为如下几个部分：24.1 STM32 DAC简介24.2 硬件设计24.3 软件设计24.4 下载验证
24.1 STM32 DAC简介 & && &&&大容量的STM32F103具有内部DAC，战舰STM32选择的是STM32F103ZET6属于大容量产品，所以是带有DAC模块的。STM32的DAC模块(数字/模拟转换模块)是12位数字输入，电压输出型的DAC。DAC可以配置为8位或12位模式，也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，每个通道都有单独的转换器。在双DAC模式下，2个通道可以独立地进行转换，也可以同时进行转换并同步地更新2个通道的输出。DAC可以通过引脚输入参考电压VREF+以获得更精确的转换结果。STM32的DAC模块主要特点有：① 2个DAC转换器：每个转换器对应1个输出通道 ② 8位或者12位单调输出 ③ 12位模式下数据左对齐或者右对齐 ④ 同步更新功能 ⑤ 噪声波形生成 ⑥ 三角波形生成 ⑦ 双DAC通道同时或者分别转换⑧ 每个通道都有DMA功能 单个DAC通道的框图如图24.1.1所示：
图24.1.1 DAC通道模块框图 图中VDDA和VSSA为DAC模块模拟部分的供电，而Vref+则是DAC模块的参考电压。DAC_OUTx就是DAC的输出通道了（对应PA4或者PA5引脚）。从图24.1.1可以看出，DAC输出是受DORx寄存器直接控制的，但是我们不能直接往DORx寄存器写入数据，而是通过DHRx间接的传给DORx寄存器，实现对DAC输出的控制。前面我们提到，STM32的DAC支持8/12位模式，8位模式的时候是固定的右对齐的，而12位模式又可以设置左对齐/右对齐。单DAC通道x，总共有3种情况：①& &&&8位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际是存入DHRx[11:4]位）。②& &&&12位数据左对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Lx[15:4]位（实际是存入DHRx[11:0]位）。③& &&&12位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR12Rx[11:0]位（实际是存入DHRx[11:0]位）。我们本章使用的就是单DAC通道1，采用12位右对齐格式，所以采用第③种情况。如果没有选中硬件触发(寄存器DAC_CR1的TENx位置’0’)，存入寄存器DAC_DHRx的数据会在一个APB1时钟周期后自动传至寄存器DAC_DORx。如果选中硬件触发(寄存器DAC_CR1的TENx位置’1’)，数据传输在触发发生以后3个APB1时钟周期后完成。 一旦数据从DAC_DHRx寄存器装入DAC_DORx寄存器，在经过时间之后，输出即有效，这段时间的长短依电源电压和模拟输出负载的不同会有所变化。我们可以从STM32F103ZET6的数据手册查到的典型值为3us，最大是4us。所以DAC的转换速度最快是250K左右。本章我们将不使用硬件触发（TEN=0），其转换的时间框图如图24.1.2所示：
图24.1.2 TEN=0时DAC模块转换时间框图当DAC的参考电压为Vref+的时候，DAC的输出电压是线性的从0~Vref+，12位模式下DAC输出电压与Vref+以及DORx的计算公式如下：DACx输出电压=Vref*（DORx/4095）接下来，我们介绍一下要实现DAC的通道1输出，需要用到的一些寄存器。首先是DAC控制寄存器DAC_CR，该寄存器的各位描述如图24.1.3所示：
图24.1.3 寄存器DAC_CR各位描述 & && & DAC_CR的低16位用于控制通道1，而高16位用于控制通道2，我们这里仅列出比较重要的最低8位的详细描述，如图24.1.4所示：
图24.1.4 寄存器DAC_CR低八位详细描述& && & 首先，我们来看DAC通道1使能位(EN1)，该位用来控制DAC通道1使能的，本章我们就是用的DAC通道1，所以该位设置为1。& && & 再看关闭DAC通道1输出缓存控制位（BOFF1），这里STM32的DAC输出缓存做的有些不好，如果使能的话，虽然输出能力强一点，但是输出没法到0，这是个很严重的问题。所以本章我们不使用输出缓存。即设置该位为1。& && & DAC通道1触发使能位（TEN1），该位用来控制是否使用触发，里我们不使用触发，所以设置该位为0。& && & DAC通道1触发选择位（TSEL1[2:0]），这里我们没用到外部触发，所以设置这几个位为0就行了。& && & DAC通道1噪声/三角波生成使能位（WAVE1[1:0]），这里我们同样没用到波形发生器，故也设置为0即可。& && & DAC通道1屏蔽/复制选择器（MAMP[3:0]），这些位仅在使用了波形发生器的时候有用，本章没有用到波形发生器，故设置为0就可以了。& && & 最后是DAC通道1 DMA使能位（DMAEN1），本章我们没有用到DMA功能，故还是设置为0。& && & 通道2的情况和通道1一模一样，这里就不不细说了。在DAC_CR设置好之后，DAC就可以正常工作了，我们仅需要再设置DAC的数据保持寄存器的值，就可以在DAC输出通道得到你想要的电压了（对应IO口设置为模拟输入）。本章，我们用的是DAC通道1的12位右对齐数据保持寄存器：DAC_DHR12R1，该寄存器各位描述如图24.1.5所示：
图24.1.5 寄存器DAC_DHR12R1各位描述 & && & 该寄存器用来设置DAC输出，通过写入12位数据到该寄存器，就可以在DAC输出通道1（PA4）得到我们所要的结果。& && & 通过以上介绍，我们了解了STM32实现DAC输出的相关设置，本章我们将使用DAC模块的通道1来输出模拟电压，其详细设置步骤如下： 1）开启PA口时钟，设置PA4为模拟输入。STM32F103ZET6的DAC通道1是接在PA4上的，所以，我们先要使能PORTA的时钟，然后设置PA4为模拟输入（虽然是输入，但是STM32内部会连接在DAC模拟输出上）。2）使能DAC1时钟。同其他外设一样，要想使用，必须先开启相应的时钟。STM32的DAC模块时钟是由APB1提供的，所以我们先要在APB1ENR寄存器里面设置DAC模块的时钟使能。 3）设置DAC的工作模式。该部分设置全部通过DAC_CR设置实现，包括：DAC通道1使能、DAC通道1输出缓存关闭、不使用触发、不使用波形发生器等设置。& &4）设置DAC的输出值。通过前面3个步骤的设置，DAC就可以开始工作了，我们使用12位右对齐数据格式，所以我们通过设置DHR12R1，就可以在DAC输出引脚（PA4）得到不同的电压值了。最后，再提醒一下大家，本例程，我们使用的是3.3V的参考电压，即Vref+连接VDDA。通过以上几个步骤的设置，我们就能正常的使用STM32的DAC通道1来输出不同的模拟电压了。24.2 硬件设计 本章用到的硬件资源有：1）&&指示灯DS02）&&WK_UP和KEY1按键3）&&串口4）&&TFTLCD模块5）&&ADC6）&&DAC 本章，我们使用DAC通道1输出模拟电压，然后通过ADC1的通道1对该输出电压进行读取，并显示在LCD模块上面，DAC的输出电压，我们通过按键（或USMART）进行设置。我们需要用到ADC采集DAC的输出电压，所以需要在硬件上把他们短接起来。ADC和DAC的连接原理图如图24.2.1所示：
图24.2.1 ADC、DAC与STM32连接原理图 & && & P14是多功能端口，我们只需要通过跳线帽短接P14的ADC和DAC，就可以开始做本章实验了。如图24.2.2所示：
图24.2.2 硬件连接示意图
24.3 软件设计 找到上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个DAC的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程，新建一个dac.c的文件和dac.h的头文件，保存在DAC文件夹下，并将DAC文件夹加入头文件包含路径。打开dac.c，输入如下代码：#include &dac.h&//DAC通道1输出初始化 void Dac1_Init(void){& && & RCC-&APB2ENR|=1&&2;& & //使能PORTA时钟& && && &&&& && & RCC-&APB1ENR|=1&&29;& &//使能DAC时钟& && && && && & GPIOA-&CRL&=0XFFF0FFFF; & && & GPIOA-&CRL|=0X;//PA4 模拟输入& && && && & DAC-&CR|=1&&0;&&//使能DAC1& && & DAC-&CR|=1&&1;&&//DAC1输出缓存不使能 BOFF1=1& && & DAC-&CR|=0&&2;&&//不使用触发功能 TEN1=0& && & DAC-&CR|=0&&3;&&//DAC TIM6 TRGO,不过要TEN1=1才行& && & DAC-&CR|=0&&6;&&//不使用波形发生& && & DAC-&CR|=0&&8;&&//屏蔽、幅值设置& && & DAC-&CR|=0&&12;& && & //DAC1 DMA不使能& & & && & DAC-&DHR12R1=0;}//设置通道1输出电压//vol:0~3300,代表0~3.3Vvoid Dac1_Set_Vol(u16 vol){& && & float temp=& && & temp/=1000;& && & temp=temp*;& && & DAC-&DHR12R1=}此部分代码就2个函数，Dac1_Init函数用于初始化DAC通道1。这里基本上是按我们上面的步骤来初始化的，经过这个初始化之后，我们就可以正常使用DAC通道1了。第二个函数Dac1_Set_Vol，用于设置DAC通道1的输出电压，通过USMART调用该函数，就可以随意设置DAC通道1的输出电压了。 保存dac.c代码，并将该代码加入HARDWARE组下。接下来在dac.h文件里面输入如下代码：#ifndef __DAC_H#define __DAC_H&&#include &sys.h&& && && &void Dac1_Init(void);& && && &&&//DAC通道1初始化& && && & void Dac1_Set_Vol(u16 vol); //设置通道1输出电压#endif该部分代码很简单，这里我们就不多说了。接下来我们在test.c里面，修改main函数如下：int main(void){& &&&& && & u16& && && && &u8 t=0;& & & && & u16 dacval=0;& && & u8& && &Stm32_Clock_Init(9);& & //系统时钟设置& && & uart_init(72,9600);& && &//串口初始化为9600& && & delay_init(72);& && && && && && &//延时初始化 & && & LED_Init();& && && && && &&&//初始化与LED连接的硬件接口& && &LCD_Init();& && && && && && &//初始化LCD& && & usmart_dev.init(72);& && &//初始化USMART& && &&&& && & KEY_Init();& && && && && && &//按键初始化& && && && &&&& && &Adc_Init();& && && && && && & //ADC初始化& && & Dac1_Init();& && && && && & //DAC通道1初始化& && & & && & POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 & && & LCD_ShowString(60,50,200,16,16,&WarShip STM32&);& & & && & LCD_ShowString(60,70,200,16,16,&DAC TEST&);& &&&& && & LCD_ShowString(60,90,200,16,16,&ATOM@ALIENTEK&);& && & LCD_ShowString(60,110,200,16,16,&&);& && & & && & LCD_ShowString(60,130,200,16,16,&WKUP:+&&KEY1:-&);& &&&& && & //显示提示信息& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && & POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色& && & LCD_ShowString(60,150,200,16,16,&DAC VAL:&);& && && & & && & LCD_ShowString(60,170,200,16,16,&DAC VOL:0.000V&);& && && && & & && & LCD_ShowString(60,190,200,16,16,&ADC VOL:0.000V&);& && && &&&& && & DAC-&DHR12R1=//初始值为0& && && && && && && && && && & while(1)& && & {
& && && && &&&......//省略部分代码& && && && && && && &&&delay_ms(10);
& && & }}此部分代码，我们先对需要用到的模块进行初始化，然后显示一些提示信息，本章我们通过WK_UP和KEY1（也就是上下键）来实现对DAC输出的幅值控制。按下WK_UP增加，按KEY1减小。同时在LCD上面显示DHR12R1寄存器的值、DAC设计输出电压以及ADC采集到的DAC输出电压。本章，我们还可以利用USMART来设置DAC的输出电压值，故需要将Dac1_Set_Vol函数加入USMART控制，方法前面已经有详细的介绍了，大家这里自行添加，或者直接查看我们光盘的源码。 从main函数代码可以看出，按键设置输出电压的时候，每次都是以0.161V递增或递减的，而通过USMART调用Dac1_Set_Vol函数，则可以实现任意电平输出控制（当然得在DAC可控范围内）。24.4 下载验证 在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上，可以看到LCD显示如图24.4.1所示：
图24.4.1 DAC实验测试图同时伴随DS0的不停闪烁，提示程序在运行。此时，我们通过按WK_UP按键，可以看到输出电压增大，按KEY1则变小。大家可以试试在USMART调用Dac1_Set_Vol函数，来设置DAC通道1的输出电压，如图24.4.2所示：
图24.4.2 通过usmart设置DAC通道1的电压输出
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matlab与stm32cubemx联合的嵌入式开发方法
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matlab与stm32cubemx联合的嵌入式开发方法
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STM32CubeMX不支持新版函数库的解决办法
原文发表于我的博客：
现在STM32Cube库更新速度还算挺快，但经常发现在STM32CubeMX里下载新版库使用，提示：
This Package version is not managed on this version of STM32CubeMX.
这是因为STM32CubeMX没有跟库函数同步更新，也不能提前知道库函数会变成什么样子，不敢直接支持。
要尝鲜的话，解决办法是有的：
先找到Repository所在目录，在Help菜单的Updater Setting里，可以自行设置：打开目录进入需要修改的Repository所在目录，如STM32Cube_FW_F1_V1.2.0，下面有个package.xml文件。1
&?xml version=&1.0& encoding=&ISO-8859-1& standalone=&no&?&
&Package DBVersion=&2.0&&
&PackDescription Release=&FW.F1.1.2.0&&
&&&Note&&Release=&ReleaseNotes.html&/&
&/PackDescription&
&/Package&
将库函数的版本改成STM32CubeMX可以支持的旧版，如将”FW.F1.1.2.0”改成”FW.F1.1.1.0”，就可以骗过STM32CubeMX了。目录名改不改倒不要紧。
这个办法有没有兼容性问题不详，也许这次没有，下次有也说不准，适合于喜欢尝鲜的人。注意看看Release Note库函数改动大不大，改动的地方对你的程序有没有影响。
方法不错，谢谢分享！
MX也更新一下& &
本帖最后由 iskywolf 于
12:26 编辑
MX也更新一下
STM32CubeMX更新频次少一些，就是为了解决STM32CubeMX版本更新滞后于STM32Cube库的问题。
我已经碰到过三次了。F4的1.6, 1.8，F1的1.2出来时，CubeMX都不支持。现在CubeMX已经更新了，但以后也还会碰到这种情况的。
这次4.10版的都支持了！还不错！
阿莫电子论坛, 原"中国电子开发网"当前位置: >
> STM32cubeMX软件安装与使用
STM32cubeMX软件安装与使用
时间：作者：华清远见
1、STM32cube简介
功能强大的STM32Cube新软件平台由设计工具、中间件和硬件抽象层组成，让客户能够集中精力创新，中国，日 &&横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商、全球领先的ARM Cortex-M内核微控制器厂商意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）针对STM32微控制器推出一套免费的功能强大的设计工具及软件STM32CubeTM。新开发平台可简化客户的开发项目，缩短项目研发周期，并进一步强化STM32在电子设计人员心目中解决创新难题的首选微控制器的地位。
STM32CubeMX开发平台包括STM32CubeMX图形界面配置器及初始化C代码生成器和各种类型的嵌入式软件。配置初始化工具能够一步一步地引导用户完成微控制器配置，而嵌入式软件将为用户省去整合不同厂商软件的繁琐工作。嵌入式软件包括一个新的硬件抽象层(HAL，Hardware Abstraction Layer)，用于简化代码在STM32产品之间的移植过程。通过在一个软件包内整合在STM32微控制器上开发应用所需的全部通用软件，该平台根除了评估每个软件之间关联性的复杂任务。STM32Cube提供数千个用例和一个软件更新功能，方便用户快捷高效的获取最新版本的软件。
STM32Cube 是一个全面的软件平台，包括了ST产品的每个系列。(如，STM32CubeF4 是针对STM32F4系列).平台包括了STM32Cube 硬件抽象层和一套的中间件组件(RTOS，USB，FS，TCP/IP， Graphics，等等).
C代码项目产生，涵盖STM32初始化部分。兼容IAR, KEIL和GCC编译器。
1、STM32cubeMX的获取
关于STM32cubeMX软件我们是在ST公司官网获取的，具体的下载地址：
/web/en/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF259242?icmp=259242_prom_ss1574_jun2014
在ST官网上的查找路径：
Home & Tools and Software & Software & MCU Software & STM32 MCUS Software & STM32 Software Development Tools & STM32CubeMX
STM32系列芯片固件库的获取：
/web/en/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961
在ST官网上的查找路径：
Home & Tools and Software & Software & MCU Software & STM32 MCUs Software
2、STM32cubeMX的安装
在安装STM32cubeMX之前需要先安装Java SDK开发工具包，没有Java SDK的支持STM32cubeMX就无法正常工作，我们这里安装的是JavaSetup8u51.exe，下面看一下具体的的安装步骤：
首先双击我们的Java SDK的安装文件：
如果想改变工具包的安装路径，就需要将下面的选项勾选上：
然后点击安装，开始Java SDK的安装，大约两分钟的时间：
根据需要修改目标文件夹的路径，最好就安装到STM32cubeMX的安装文件夹中，然后点击下一步，即可完成Java SDK的安装。
如果出现检测到版本过期点击以后提醒就ok：
下面开始安装STM32cubeMX：
首先从官网上获取到STM32cubeMX软件安装包，解压：
双击该安装程序：
点击Next，进行下一步操作：
勾选图中对应选项，点击Next进行下一步操作：
选择对应的安装目录，需要注意的是安装目录中尽量不含中文，然后点击Next进行下一步操作：
等待安装完成，点击Next进行下一步操作：
点击Done，完成STM32cubeMX的安装工作：
这样STM32cubeMX软件我们就安装好了，接下来我们需要为该图形化软件配置对应的固件库，固件库的下载地址在一节中已经提到了，具体的配置过程如下：
为了方便，首先将下载好的固件库放到STM32cubeMX软件的安装目录下：
解压后得到如下文件（注意，解压后的文件可能不是下图所示的文件，请在解压后的文件里面将下图文件夹提出来）：
双击桌面的STM32cubeMX的快捷图标，在工具栏中点击Help-&Check for Updates
点击Check，完成之后，点击close
然后点击工具栏Help-&Install New Libraries
点击check：
我们可以看到，已经正确识别了的固件库，Firmware Package for Family STM32F4 1.7.0：
3、STM32cubeMX的使用
如何选择芯片：
双击STM32CubeMX快捷图标，点击New Project
参考下图，选择我们需要的芯片，我们这里选择的是，STM32F407，176脚封装的芯片：
这里选择好后，点击下面的OK即可：
我们可以看到弹出一个图形化的配置界面：
如何配置工程：
在配置工程之前我们先简单介绍一下，怎么使用这个软件，还有使用这个软件的时候需要注意的地方。
我们先看一下STM32cubeMX软件主界面的分布图：
然后我们可以一起创建一个简单的LED灯的工程，让大家能尽快的熟悉这个软件的使用：
我们想创建一个点LED灯的工程，在创建工程之前，需要先搞清楚，哪个引脚控制LED灯，这就需要在原理图中去看了，下面就是我们的LED灯的电路图：
由上图可以看到，如果我们需要点亮D6灯的话，需要操作的引脚是PF7，接下来，我们开始操作说了半天还没用的这款神奇软件了。由于这款芯片的引脚比较多，要一个个去找引脚可能比较费劲，所以在下图提示的地方输入想操作的引脚，就会很快找到：
找到PF7引脚后，单击该引脚（不是右击），可以看到我们能对该引脚进行的操作有这么几个选项：
我们这里点灯，只需要将引脚设置为输出，给一个低电平即可，由上图可以看到有一个GPIO_Output选项，点击它，这样我们就将PF7引脚配置成输出模式了，是不是很方便呢，其实我们只做点灯程序的话工程已经配置好了，接下来需要自动生成源代码，在源代码中添加相应的逻辑语句即可：
可以看到点击生成源代码按钮后弹出一个对话框，需要我们输入工程名，指定工程的存放路径，以及我们使用的IDE（我们使用的是MDK-ARM V5，在第一章中已经安装过了），下面我们一一对这些进行配置：
配置完工程的一些属性后，我们还需要配置生成源代码时的一些细节，这些细节可以为我们的工程增色不少。如下图，点击Code Generator，在Generated files一栏中勾选第一项，这里勾选的目的是，在工程生成源代码的时候，会将每个外围设备分类处理，举个简单的例子，我们在某个工程中可能会使用到GPIO的操作，串口的操作，I2C的操作等等，如果我们勾选了这个选项，那么在工程文件中，就会将GPIO的相关操作放到一个GPIO.c的文件中，将串口的操作放到uart.c的文件中，将I2C的操作放到I2C.c的文件中，这样我们查看程序的时候就可以一目了然了。勾选完这个选项后，点击OK就可以生成源代码工程了：
点击OK后，会弹出一个对话框，我们点击Open Project 就可以打开生成的工程文件：
下面我们需要在main.c中加入一些逻辑代码，使LED灯实现闪烁的效果，但是我们要注意，使用STM32CubeMx软件生成的工程文件，添加代码时，必须要在固定的位置添加，如果在其它地方添加代码，再次重新生成工程后，我们添加的代码就消失了。不过在生成的工程文件中很容易会发现可以添加代码的字段标志，每个字段都是以USER CODE BEGIN开始，以USER CODE END结束，我们只需将代码添加到这个标志中间即可，如下图所示：
下面我们在主函数中，添加亮灯和灭灯的逻辑语句：
添加完程序后，保存编译，将程序下载到开发板，会看到如下现象，说明我们的工程创建成功。（程序的编译和下载工程请参考前一章的介绍）：
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