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上幾章，我們介紹了 STM32F4 的 ADC 使用，本章我們將向大家介紹 STM32F4 的 DAC

功能。在本章中，我們將利用按鍵（或 USMART）控制 STM32F4 內部 DAC1 來輸出電壓，

通過 ADC1 的通道 5 采集 DAC 的輸出電壓，在 LCD 模塊上面顯示 ADC 獲取到的電壓值以

及 DAC 的設定輸出電壓值等信息。本章將分為如下幾個部分：

26.1 STM32F4 DAC 簡介

26.2 硬件設計

26.3 軟件設計

26.4 下載驗證

26.1 STM32F4 DAC 簡介

STM32F4 的 DAC 模塊(數字/模擬轉換模塊)是 12 位數字輸入，電壓輸出型的 DAC。DAC

可以配置為 8 位或 12 位模式，也可以與 DMA 控制器配合使用。DAC 工作在 12 位模式時，

數據可以設置成左對齊或右對齊。DAC 模塊有 2 個輸出通道，每個通道都有單獨的轉換器。

在雙 DAC 模式下，2 個通道可以獨立地進行轉換，也可以同時進行轉換并同步地更新 2 個

通道的輸出。DAC 可以通過引腳輸入參考電壓 Vref+（通 ADC 共用）以獲得更精確的轉換

結果。

STM32F4 的 DAC 模塊主要特點有：

① 2 個 DAC 轉換器：每個轉換器對應 1 個輸出通道

② 8 位或者 12 位單調輸出

③ 12 位模式下數據左對齊或者右對齊

④ 同步更新功能

⑤ 噪聲波形生成

⑥ 三角波形生成

⑦ 雙 DAC 通道同時或者分別轉換

⑧ 每個通道都有 DMA 功能

單個 DAC 通道的框圖如圖 26.1.1 所示：

圖 26.1.1 DAC 通道模塊框圖

圖中 VDDA 和 VSSA 為 DAC 模塊模擬部分的供電，而 Vref+則是 DAC 模塊的參考電

壓。DAC_OUTx 就是 DAC 的輸出通道了（對應 PA4 或者 PA5 引腳）。

從圖 26.1.1 可以看出，DAC 輸出是受 DORx 寄存器直接控制的，但是我們不能直接往

DORx 寄存器寫入數據，而是通過 DHRx 間接的傳給 DORx 寄存器，實現對 DAC 輸出的控

制。前面我們提到，STM32F4 的 DAC 支持 8/12 位模式，

8 位模式的時候是固定的右對齊的，

而 12 位模式又可以設置左對齊/右對齊。單 DAC 通道 x，總共有 3 種情況：

① 8位數據右對齊：用戶將數據寫入DAC_DHR8Rx[7:0]位（實際存入DHRx[11:4]位）。

② 12 位數據左對齊：用戶將數據寫入 DAC_DHR12Lx[15:4]位（實際存入 DHRx[11:0]

位）。

③ 12 位數據右對齊：用戶將數據寫入 DAC_DHR12Rx[11:0]位（實際存入 DHRx[11:0]

位）。

我們本章使用的就是單 DAC 通道 1，采用 12 位右對齊格式，所以采用第③種情況。

如果沒有選中硬件觸發(寄存器 DAC_CR1 的 TENx 位置’0’

)，存入寄存器 DAC_DHRx

的數據會在一個 APB1 時鐘周期后自動傳至寄存器 DAC_DORx。如果選中硬件觸發(寄存器

DAC_CR1 的 TENx 位置’1’)，數據傳輸在觸發發生以后 3 個 APB1 時鐘周期后完成。 一

旦數據從 DAC_DHRx 寄存器裝入 DAC_DORx 寄存器，在經過時間

之后，輸出即有效，這段時間的長短依電源電壓和模擬輸出負載的不同會有所變化。我們可以從

STM32F407ZGT6 的數據手冊查到

的典型值為 3us，最大是 6us。所以 DAC 的轉

換速度最快是 333K 左右。

本章我們將不使用硬件觸發（TEN=0），其轉換的時間框圖如圖 26.1.2 所示：

圖 26.1.2 TEN=0 時 DAC 模塊轉換時間框圖

DAC_CR 的低 16 位用于控制通道 1，而高 16 位用于控制通道 2，我們這里僅列出比較

重要的最低 8 位的詳細描述，如圖 26.1.4 所示：

圖 26.1.4 寄存器 DAC_CR 低八位詳細描述

首先，我們來看 DAC 通道 1 使能位(EN1)，該位用來控制 DAC 通道 1 使能的，本章我

們就是用的 DAC 通道 1，所以該位設置為 1。

再看關閉 DAC 通道 1 輸出緩存控制位（BOFF1），這里 STM32F4 的 DAC 輸出緩存做

的有些不好，如果使能的話，雖然輸出能力強一點，但是輸出沒法到 0，這是個很嚴重的問

題。所以本章我們不使用輸出緩存。即設置該位為 1。

DAC 通道 1 觸發使能位（TEN1），該位用來控制是否使用觸發，里我們不使用觸發，

所以設置該位為 0。

DAC 通道 1 觸發選擇位（TSEL1[2:0]），這里我們沒用到外部觸發，所以設置這幾個位

為 0 就行了。

DAC 通道 1 噪聲/三角波生成使能位（WAVE1[1:0]），這里我們同樣沒用到波形發生器，

故也設置為 0 即可。

DAC 通道 1 屏蔽/復制選擇器（MAMP[3:0]），這些位僅在使用了波形發生器的時候有

用，本章沒有用到波形發生器，故設置為 0 就可以了。

最后是 DAC 通道 1 DMA 使能位（DMAEN1），本章我們沒有用到 DMA 功能，故還是

設置為 0。

通道 2 的情況和通道 1 一模一樣，這里就不不細說了。在 DAC_CR 設置好之后，DAC

就可以正常工作了，我們僅需要再設置 DAC 的數據保持寄存器的值，就可以在 DAC 輸出

通道得到你想要的電壓了（對應 IO 口設置為模擬輸入）。本章，我們用的是 DAC 通道 1 的

12 位右對齊數據保持寄存器：DAC_DHR12R1，該寄存器各位描述如圖 26.1.5 所示：

圖 26.1.5 寄存器 DAC_DHR12R1 各位描述

該寄存器用來設置 DAC 輸出，通過寫入 12 位數據到該寄存器，就可以在 DAC 輸出通

道 1（PA4）得到我們所要的結果。

通過以上介紹，我們了解了 STM32F4 實現 DAC 輸出的相關設置，本章我們將使用 DAC

模塊的通道 1 來輸出模擬電壓。這里我們用到的庫函數以及相關定義分布在文件

stm32f4xx_dac.c 以及頭文件 stm32f4xx_dac.h 中。實現上面功能的詳細設置步驟如下：

1）開啟 PA 口時鐘，設置 PA4 為模擬輸入。

STM32F407ZGT6 的 DAC 通道 1 是接在 PA4 上的，所以，我們先要使能 GPIOA 的時

鐘，然后設置 PA4 為模擬輸入。

這里需要特別說明一下，雖然 DAC 引腳設置為輸入，但是 STM32F4 內部會連接在 DAC

模擬輸出上,這在我們引腳復用映射章節有講解。程序如下：

__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();

//使能 DAC 時鐘

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//開啟 GPIOA 時鐘

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_4; //PA4

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_ANALOG; //模擬

GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;

//不帶上下拉

HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);

對于 DAC 通道與引腳對應關系，這在 STM32F4 的數據手冊引腳表上有列出，如下圖：

圖 26.1.6 DAC 通道引腳對應關系

2）初始化 DAC,設置 DAC 的工作模式。

HAL 庫中提供了一個 DAC 初始化函數 HAL_DAC_Init，該函數聲明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef* hdac);

該函數并沒有設置任何 DAC 相關寄存器，也就是說沒有對 DAC 進行任何配置，它只

是 HAL 庫提供用來在軟件上初始化 DAC，也就是說，為后面 HAL 庫操作 DAC 做好準備。

它有一個很重要的作用就是在函數內部會調用 DAC 的 MSP 初始化函數 HAL_DAC_MspInit，

該函數聲明如下：

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac);

一般情況下，步驟 1 中的與 MCU 相關的時鐘使能和 IO 口配置都放在該函數中實現。

HAL 庫提供了一個很重要的 DAC 配置函數 HAL_DAC_ConfigChannel，該函數用來配

置 DAC 通道的觸發類型以及輸出緩沖。該函數聲明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef* hdac,

DAC_ChannelConfTypeDef* sConfig, uint32_t Channel);

第一個入口參數非常簡單，為 DAC 初始化句柄，和 HAL_DAC_Init 保存一致即可。

第三個入口參數 Channel 用來配置 DAC 通道，比如我們使用 PA4，也就是 DAC 通道 1，

所以配置值為 DAC_CHANNEL_1 即可。

接下來我們看看第二個入口參數 sConfig，該參數是 DAC_ChannelConfTypeDef 結構體

指針類型，結構體 DAC_ChannelConfTypeDef 定義如下：

typedef struct

{

uint32_t DAC_Trigger;

// DAC 觸發類型

uint32_t DAC_OutputBuffer; //輸出緩沖

}DAC_ChannelConfTypeDef;

成員變量DAC_Trigger 用來設置DAC 觸發類型，DAC_OutputBuffer 用來設置輸出緩沖，

這在我們前面都有講解。DAC 初始化配置實例代碼如下：

DAC_HandleTypeDef DAC1_Handler;

DAC_ChannelConfTypeDef DACCH1_Config;

DAC1_Handler.Instance=DAC;

HAL_DAC_Init(&DAC1_Handler); //初始化 DAC

DACCH1_Config.DAC_Trigger=DAC_TRIGGER_NONE; //不使用觸發功能

DACCH1_Config.DAC_OutputBuffer=DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;

HAL_DAC_ConfigChannel(&DAC1_Handler,&DACCH1_Config,DAC_CHANNEL_1);

3）使能 DAC 轉換通道

初始化 DAC 之后，理所當然要使能 DAC 轉換通道，HAL 庫函數是：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef* hdac, uint32_t Channel);

該函數非常簡單，第一個參數是 DAC 句柄，第二個用來設置 DAC 通道。

4）設置 DAC 的輸出值。

通過前面 3 個步驟的設置，DAC 就可以開始工作了，我們使用 12 位右對齊數據格式，，

就可以在 DAC 輸出引腳（PA4）得到不同的電壓值了，HAL 庫函數為：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef* hdac,

uint32_t Channel, uint32_t Alignment, uint32_t Data);

該函數從入口參數可以看出，它是配置 DAC 的通道輸出值，同時通過第三個入口參數

設置對齊方式。

最后，再提醒一下大家，本例程，我們使用的是 3.3V 的參考電壓， 即 Vref+ 連 接

VDDA。

通過以上幾個步驟的設置，我們就能正常的使用 STM32F4 的 DAC 通道 1 來輸出不同

的模擬電壓了。

26.2 硬件設計

本章用到的硬件資源有：

1） 指示燈 DS0

2） KEY_UP 和 KEY1 按鍵

3） 串口

4） TFTLCD 模塊

5） ADC

6） DAC

本章，我們使用 DAC 通道 1 輸出模擬電壓，然后通過 ADC1 的通道 1 對該輸出電壓進

行讀取，并顯示在 LCD 模塊上面，DAC 的輸出電壓，我們通過按鍵（或 USMART）進行

設置。

我們需要用到 ADC 采集 DAC 的輸出電壓，所以需要在硬件上把他們短接起來。ADC

和 DAC 的連接原理圖如圖 26.2.1 所示：

圖 26.2.1 ADC、DAC 與 STM32F4 連接原理圖

P12 是多功能端口，我們只需要通過跳線帽短接 P14 的 ADC 和 DAC，就可以開始做本

章實驗了。如圖 26.2.2 所示：

圖 26.2.2 硬件連接示意圖

26.3 軟件設計

打開本章實驗工程可以發現，我們相比 ADC 實驗，在庫函數中主要是添加了 dac 支持

的相關文件 stm32f4xx_hal_dac.c 以及包含頭文件 stm32f4xx_hal_dac.h。同時我們在

HARDWARE 分組下面新建了 dac.c 源文件以及包含對應的頭文件 dac.h。這兩個文件用來存

放我們編寫的 ADC 相關函數和定義。打開 dac.c，代碼如下：

DAC_HandleTypeDef DAC1_Handler;//DAC 句柄

//初始化 DAC

void DAC1_Init(void)

{

DAC_ChannelConfTypeDef DACCH1_Config;

DAC1_Handler.Instance=DAC;

HAL_DAC_Init(&DAC1_Handler); //初始化 DAC

DACCH1_Config.DAC_Trigger=DAC_TRIGGER_NONE; //不使用觸發功能

DACCH1_Config.DAC_OutputBuffer=DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;

//DAC1 輸出緩沖關閉

HAL_DAC_ConfigChannel(&DAC1_Handler,&DACCH1_Config,

DAC_CHANNEL_1);//DAC 通道 1 配置

HAL_DAC_Start(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1); //開啟 DAC 通道 1

}

//DAC 底層驅動，時鐘配置，引腳 配置

//此函數會被 HAL_DAC_Init()調用

//hdac:DAC 句柄

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();

//使能 DAC 時鐘

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//開啟 GPIOA 時鐘

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_4;

//PA4

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_ANALOG; //模擬

GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;

//不帶上下拉

HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);

}

//設置通道 1 輸出電壓

//vol:0~3300,代表 0~3.3V

void DAC1_Set_Vol(u16 vol)

{

double temp=vol;

temp/=1000;

temp=temp*4096/3.3;

HAL_DAC_SetValue(&DAC1_Handler,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,

temp);//12 位右對齊數據格式設置 DAC 值

}

此部分代碼就 2 個函數，Dac1_Init 函數用于初始化 DAC 通道 1。這里基本上是按我們

上面的步驟來初始化的，我們用序號①~⑤已經標示這些步驟。經過這個初始化之后，我們

就可以正常使用 DAC 通道 1 了。第二個函數 Dac1_Set_Vol，用于設置 DAC 通道 1 的輸出

電壓，實際就是將電壓值轉換為 DAC 輸入值。

其他頭文件代碼就比較簡單，這里我們不做過多講解，接下來我們來看看主函數代碼：

int main(void)

{

u16 adcx;

float temp;

u8 t=0;

u16 dacval=0;

u8 key;

HAL_Init();

//初始化 HAL 庫

Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);

//設置時鐘,168Mhz

delay_init(168);

//初始化延時函數

uart_init(115200);

//初始化 USART

usmart_dev.init(84);

//初始化 USMART

LED_Init();

//初始化 LED

KEY_Init();

//初始化 KEY

LCD_Init();

//初始化 LCD

MY_ADC_Init(); //初始化 ADC1

DAC1_Init();

//初始化 DAC1

POINT_COLOR=RED;

LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");

LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DAC TEST");

LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2017/4/13");

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"WK_UP:+ KEY1:-");

POINT_COLOR=BLUE;//設置字體為藍色

LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"DAC VAL:");

LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"DAC VOL:0.000V");

LCD_ShowString(30,190,200,16,16,"ADC VOL:0.000V");

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,dacval);//初始值為 0

while(1)

{

t++;

key=KEY_Scan(0);

if(key==WKUP_PRES)

{

if(dacval<4000)dacval+=200;

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dacval);//設置 DAC 值

}else if(key==2)

{

if(dacval>200)dacval-=200;

else dacval=0;

DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, dacval);//設置 DAC 值

}

if(t==10||key==KEY1_PRES||key==WKUP_PRES)

//WKUP/KEY1 按下了,或者定時時間到了

{

adcx=DAC_GetDataOutputValue(DAC_Channel_1);]

//讀取前面設置 DAC 的值

LCD_ShowxNum(94,150,adcx,4,16,0); //顯示 DAC 寄存器值

temp=(float)adcx*(3.3/4096);

//得到 DAC 電壓值

adcx=temp;

LCD_ShowxNum(94,170,temp,1,16,0);//顯示電壓值整數部分

temp-=adcx;

temp*=1000;

LCD_ShowxNum(110,170,temp,3,16,0X80); //顯示電壓值的小數部分

adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_5,10); //得到 ADC 轉換值

temp=(float)adcx*(3.3/4096);

//得到 ADC 電壓值

adcx=temp;

LCD_ShowxNum(94,190,temp,1,16,0);

//顯示電壓值整數部分

temp-=adcx;

temp*=1000;

LCD_ShowxNum(110,190,temp,3,16,0X80); //顯示電壓值的小數部分

LED0=!LED0;

t=0;

}

delay_ms(10);

}

}

此部分代碼，我們先對需要用到的模塊進行初始化，然后顯示一些提示信息，本章我們

通過 KEY_UP（WKUP 按鍵）和 KEY1（也就是上下鍵）來實現對 DAC 輸出的幅值控制。

按下 KEY_UP 增加，按 KEY1 減小。同時在 LCD 上面顯示 DHR12R1 寄存器的值、DAC

設計輸出電壓以及 ADC 采集到的 DAC 輸出電壓。

26.4 下載驗證

在代碼編譯成功之后，我們通過下載代碼到 ALIENTEK 探索者 STM32F4 開發板上，

可以看到 LCD 顯示如圖 26.4.1 所示：

圖 26.4.1 DAC 實驗測試圖

同時伴隨 DS0 的不停閃爍，提示程序在運行。此時，我們通過按 KEY_UP 按鍵，可以

看到輸出電壓增大，按 KEY1 則變小。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的正点原子探索者原理图_正点原子【STM32-F407探索者】第二十六章 DAC 实验的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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