第三十一章 DAC实验

本章，我们将介绍STM32H562的DAC（Digital -to- analog converters，数模转换器）功能。我们通过三个实验来学习DAC，分别是DAC输出实验、DAC输出三角波实验和DAC输出正弦波实验。

本章分为如下几个小节：

31.1 DAC简介

31.2 DAC输出实验

31.3 DAC输出三角波实验

31.4 DAC输出正弦波实验

31.1 DAC简介

STM32H562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+（通ADC共用）以获得更精确的转换结果。

STM32H562的DAC模块主要特点有：

① 一个DAC有2个转换器：每个转换器对应1个输出通道

② DAC输出通道缓冲/非缓冲模式

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双通道同时或者分别转换

⑧ 每个通道都有DMA功能

DAC通道框图如图31.1.1所示：

图31.1.1 DAC通道框图

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_OUT1/2就是DAC的两个输出通道了（对应PA4或者PA5引脚）。ADC的这些输入/输出引脚信息如下表所示：

表31.1.1 DAC输入/输出引脚

除了上表列出的输入/输出引脚，DAC通道框图还有一些内部输入/输出信号，具体如下表所示：

表31.1.2 DAC内部输入/输出信号

注意：表中的dac_ker_ck即DAC的内核时钟，DA转换和寄存器访问都是靠这个时钟，该时钟来自AHB2，通过sys_stm32_clock_init函数配置之后，为250MHz。

从图31.1.1可以看出，DAC输出是受DORx（x=1或2，下同）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，从而实现对DAC输出的控制。

前面我们提到，STM32H562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。DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式，总共有3种情况，如下图所示：

图31.1.2 DAC单通道模式下的数据寄存器对齐方式

① 8位数据右对齐：用户将数据写入DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际存入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（实际存入DHRx[11:0]位）。

我们本章实验中使用的都是单通道模式下的DAC通道1，采用12位右对齐格式，所以采用第③种情况。另外DAC还具有双通道转换功能。

对于 DAC 双通道（可用时），也有三种可能的方式，如下图所示：

图31.1.3 DAC双通道模式下的数据寄存器对齐方式

① 8位数据右对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR8RD[7:0]位（实际存入DHR1 [11:4]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR8RD[15:8]位（实际存入DHR2 [11:4]位）。

② 12位数据左对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12LD [15:4]位（实际存入DHR1[11:0]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12LD [31:20]位（实际存入DHR2[11:0]位）。

③ 12位数据右对齐：用户将DAC通道1的数据写入DAC_DHR12RD [11:0]位（实际存入DHR1[11:0]位），将DAC通道2的数据写入DAC_DHR12RD [27:16]位（实际存入DHR2[11:0]位）。

DAC可以通过软件或者硬件触发转换，通过配置TENx 控制位来决定。

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1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AHB2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t SETTLING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《STM32H562VIT6.pdf》数据手册查到t SETTLING的典型值为1.7us，最大是2us，所以DAC的转换速度最快是588K左右。

不使用硬件触发（TEN=0），其转换的时间框图如图31.1.4所示：

图31.1.4 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/4096）

如果使用硬件触发（TEN=1），可通过外部事件（定时计数器、外部中断线）触发DAC转换。由TSELx[3:0]控制位来决定选择16个触发事件中的一个来触发转换。这16个触发事件（触发事件14和15保留，所以没有列出来）如下表所示：

表31.1.3 DAC触发选择

原表见《STM32H5xx参考手册_V1（英文版）.pdf》第1156页表 266。

每个DAC通道都有DMA功能，两个DMA通道分别用于处理两个DAC通道的DMA 请求。如果DMAENx 位置1时，如果发生外部触发（而不是软件触发），就会产生一个DMA 请求，然后DAC_DHRx寄存器的数据被转移到DAC_NORx寄存器。

31.2 DAC输出实验

本实验我们来学习DAC输出实验。

31.2.1 DAC寄存器

下面，我们介绍要实现DAC的通道1输出，需要用到的一些DAC寄存器。

l DAC控制寄存器（DAC_CR）

DAC控制寄存器描述如图31.2.1.1所示：

图31.2.1.1 DAC_CR寄存器

DAC_CR寄存器的低16位用于控制通道1，高16位用于控制通道2，下面介绍本实验需要设置的一些位：

EN1位用于使能/禁止DAC通道1，本实验用到ADC1通道1，所以该位EN1置1。

TEN1位用于DAC通道1的触发使能，本实验不使用硬件触发，所以该位置0。写入DHR1的值会在1个APB1周期后传送到DOR1，然后输出到PA4口上。

TSEL[3:0]位用于选择DAC通道1的触发方式，本实验使用软件触发，所以该位域置0。具体的设置关系详见表31.1.3 DAC触发选择。

WAVE[1:0]位用于控制DAC通道1的噪声/波形输出功能，默认设置为00，不使能噪声/波形输出。

DMAEN1位用于控制DAC通道1的DMA使能，本实验不使能，设置该位为0即可。

CEN1位用于控制DAC通道1的输出缓冲校准使能，本实验不使用校准功能（默认有一个出厂校准值，我们使用默认的校准值即可），设置该位为0即可。

l DAC模式控制寄存器（DAC_ MCR）

DAC模式控制寄存器描述如图31.2.1.2所示：

图31.2.1.2 DAC_ MCR寄存器

该寄存器我们只关心MODE1[2:0]，这三个位用于设置DAC通道1的工作模式，本实验使用普通模式，且使用输出缓冲，设置MODE1[2:0]=0即可。MODE2[2:0] 设置通道2的工作模式，本实验没用到。

l DAC通道1 12位右对齐数据保持寄存器（DAC_ DHR12R1）

DACx通道1 12位右对齐数据保持寄存器描述如图31.2.1.3所示：

图31.2.1.3 DAC_ DHR12R1寄存器

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。DACC1DHRB[11:0]只在双数据模式才用到。

31.2.2 硬件设计

1. 例程功能

1、本实验需要跳线帽短连接(P5)的ADC和DAC排针，再使用KEY1/KEY_UP两个按键，控制STM32内部DAC的通道1输出电压，通过ADC1的通道19采集DAC输出的电压，在LCD模块上面显示ADC采集到的电压值以及DAC的设定输出电压值等信息。也可以通过usmart调用dac_set_voltage函数，来直接设置DAC输出电压。

2、LED0闪烁指示系统正在运行。

2. 硬件资源

1）LED灯

LED0 - PB4

2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH310上面)

3）正点原子2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)

4）独立按键：KEY1 - PA15、WK_UP - PA0

5）ADC1 ：通道19 - PA5

6）DAC1 ：通道1 - PA4

3. 原理图

我们来看看原理图上ADC1通道19（PA5）和DAC1通道1（PA4）引出来的引脚，如下图所示：

图31.2.2.1 ADC和DAC在开发板上的连接关系原理图

P5是多功能端口，我们只需要通过跳线帽连接P5的ADC和DAC，就可以使得ADC1通道19（PA5）和DAC1通道1（PA4）连接起来。对应的硬件连接如图31.2.2.2所示：

图31.2.2.2 硬件连接示意图

31.2.3 程序设计

31.2.3.1 DAC的HAL库驱动

DAC在HAL库中的驱动代码在stm32h5xx_hal_dac.c和stm32h5xx_hal_dac_ex.c文件（及其头文件）中。

1. HAL_DAC_Init函数

DAC的初始化函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Init(DAC_HandleTypeDef *hdac);

l 函数描述：

用于初始化DAC。

l 函数形参：

形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
{
  DAC_TypeDef                    *Instance;       /* DAC寄存器基地址 */
  __IO HAL_DAC_StateTypeDef   State;            /* DAC 工作状态 */
  HAL_LockTypeDef               Lock;             /* DAC锁定对象 */
  DMA_HandleTypeDef             *DMA_Handle1;   /* 通道1的DMA处理句柄指针 */
  DMA_HandleTypeDef             *DMA_Handle2;   /* 通道2的DMA处理句柄指针 */
  __IO uint32_t                  ErrorCode;      /* DAC错误代码 */
} DAC_HandleTypeDef;

从该结构体看到该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，即没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC，为后面HAL库操作DAC做好准备。

l 函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

l 注意事项：

DAC的MSP初始化函数HAL_DAC_MspInit，该函数声明如下：

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac);

2. HAL_DAC_ConfigChannel函数

DAC 的通道参数初始化函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_ConfigChannel(DAC_HandleTypeDef *hdac,
DAC_ChannelConfTypeDef *sConfig, uint32_t Channel);

l 函数描述：

该函数用来配置DAC通道的触发类型以及输出缓冲。

l 函数形参：

形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。

形参2是DAC_ChannelConfTypeDef结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
{
  uint32_t DAC_HighFrequency;             /* 频率接口模式 */
  FunctionalState DAC_DMADoubleDataMode; /* 指定所选通道是否启用DMA双数据模式 */
  FunctionalState DAC_SignedFormat;    /* 指定所选通道是否应使用符号格式 */
  uint32_t DAC_SampleAndHold;           /* 设置是否使能低功耗模式，即采样和保持模式 */
  uint32_t DAC_Trigger;                  /* 指定所选DAC通道的外部触发器 */
  uint32_t DAC_OutputBuffer;              /* 指定DAC通道输出缓冲区是启用还是禁用 */
  uint32_t DAC_ConnectOnChipPeripheral ;  /* 指定DAC输出是否连接到芯片外设 */
  uint32_t DAC_UserTrimming;         /* 指定DAC的校准方式，采用出厂模式还是用户模式 */
  uint32_t DAC_TrimmingValue;        /* 设置用户校准模式的偏移值 */
  DAC_SampleAndHoldConfTypeDef  DAC_SampleAndHoldConfig; /* 设置采样保持具体参数 */
} DAC_ChannelConfTypeDef;

形参3用于选择要配置的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。

l 函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

3. HAL_DAC_Start函数

使能启动DAC转换通道函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);

l 函数描述：

使能启动DAC转换通道。

l 函数形参：

形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。

形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。

l 函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

4. HAL_DAC_SetValue函数

DAC的通道输出值函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_SetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t Alignment, uint32_t Data);

l 函数描述：

配置DAC的通道输出值。

l 函数形参：

形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。

形参2用于选择要输出的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。

形参3用于指定数据对齐方式。

形参4设置要加载到选定数据保存寄存器中的数据。

l 函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

5. HAL_DAC_GetValue函数

DAC读取通道输出值函数，其声明如下：

uint32_t HAL_DAC_GetValue(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);

l 函数描述：

获取所选DAC通道的最后一个数据输出值。

l 函数形参：

形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。

形参2用于选择要读取的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。

l 函数返回值：

获取到的输出值。

DAC输出配置步骤

1）开启DACx和DAC通道对应的IO时钟，并配置该IO为模拟功能

首先开启DACx的时钟，然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1，对应IO是PA4，它们的时钟开启方法如下：

__HAL_RCC_DAC1_CLK_ENABLE ();            /* 使能DAC1时钟 */
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();            /* 开启GPIOA时钟 */

2）初始化DACx

通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，也就是说没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。

注意：该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。

3）配置DAC通道并启动DA转换器

在HAL库中，通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道，根据需求设置触发类型以及输出缓冲。

配置好DAC通道之后，通过HAL_DAC_Start函数启动DA转换器。

4）设置DAC的输出值

通过HAL_DAC_SetValue函数设置DAC的输出值。

31.2.3.2 程序流程图

图31.2.3.2.1 DAC输出实验程序流程图

31.2.3.3 程序解析

这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件：dac.c和dac.h。

dac.h文件只有一些声明，下面直接开始介绍dac.c的程序，首先是DAC初始化函数。

/**
 * @brief   DAC初始化函数
 *   @note  本函数支持DAC1_OUT1/2通道初始化
 *           DAC的输入时钟来自AHB2, 时钟频率=250Mhz=4ns
 *       DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间: tSETTLING = 2us(H563数据手册有写)
 *       因此DAC输出的最高速度约为:500Khz, 以10个点为一个周期, 最大能输出50Khz左右的波形
 *
 * @param   outx: 要初始化的通道. 1,通道1; 2,通道2
 * @retval  无
 */
void dac_init(uint8_t outx)
{
    DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf = {0};
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef dac_clk_init = {0};
 
    __HAL_RCC_DAC1_CLK_ENABLE(); /* 使能DAC12时钟，本芯片只有DAC1 */
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/* 使能DAC OUT1/2的IO口时钟(都在PA口,PA4/PA5) */
 
    dac_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_DAC;
    dac_clk_init.AdcDacClockSelection = RCC_ADCDACCLKSOURCE_HCLK;
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&dac_clk_init);
 
/* STM32单片机, 总是PA4=DAC1_OUT1, PA5=DAC1_OUT2 */
    gpio_init_struct.Pin = (outx == 1)? GPIO_PIN_4 : GPIO_PIN_5;                
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;            /* 模拟 */
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
 
    g_dac_handle.Instance = DAC1;                         /* DAC1寄存器基地址 */
    HAL_DAC_Init(&g_dac_handle);                          /* 初始化DAC */
 
    dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE;
    dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_DISABLE;
    dac_ch_conf.DAC_ConnectOnChipPeripheral = DAC_CHIPCONNECT_EXTERNAL;
 
    switch(outx)
    {
        case 1 :
            /* 配置DAC通道1 */
            HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);
            HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1);   /* 开启DAC通道1 */
            break;
        case 2 :
            /* 配置DAC通道2 */
            HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_2);
            HAL_DAC_Start(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_2);    /* 开启DAC通道2 */
            break;
        default : break;
    }
}

该函数主要调用HAL_DAC_Init和HAL_DAC_ConfigChannel函数初始化DAC，并调用HAL_DAC_Start函数使能DAC通道。HAL_DAC_Init函数会调用HAL_DAC_MspInit回调函数，该函数用于存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。本实验为了让dac_init函数支持DAC的OUT1/2两个通道的初始化，就没有用到该函数。

下面是设置DAC通道1/2输出电压函数，其定义如下：

/**
 * @brief       设置通道1/2输出电压
 * @param       outx: 1,通道1; 2,通道2
 * @param       vol : 0~3300,代表0~3.3V
 * @retval      无
 */
void dac_set_voltage(uint8_t outx, uint16_t vol)
{
    double temp = vol;
    temp /= 1000;
    temp = temp * 4096 / 3.3;
    if (temp >= 4096)temp = 4095;   /* 如果值大于等于4096, 则取4095 */
    if (outx == 1)   /* 通道1 */
{
/* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
        HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, temp); 
    }
    else             /* 通道2 */
{
/* 12位右对齐数据格式设置DAC值 */
        HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_2, DAC_ALIGN_12B_R, temp); 
    }
}

该函数实际就是将电压值转换为DAC输入值，形参1用于设置通道，形参2设置要输出的电压值，设置的范围：0~3300，代表0~3.3V。

最后在main函数里面编写如下代码：

int main(void)
{
    uint32_t adcx;
    float temp;
    uint8_t t = 0;
    uint16_t dacval = 0;
    uint8_t key;
 
    HAL_Init();                                /* HAL库初始化 */
    HAL_ICACHE_Enable();                      /* 使能指令缓存 */
    sys_stm32_clock_init(250, 4, 2, 2);     /* 系统时钟初始化, 250Mhz */
    delay_init(250);                            /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                        /* 串口初始化 */
    usmart_dev.init(250);                       /* USMART初始化 */
    led_init();                                 /* LED初始化 */
    key_init();                                 /* 按键初始化 */
    lcd_init();                                  /* LCD初始化 */
    adc_init();                                /* ADC初始化 */
    dac_init(1);                                /* 初始化DAC1_OUT1通道 */
 
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "WK_UP:+  KEY1:-", RED);
 
    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC VAL:", BLUE);
    lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "DAC VOL:0.000V", BLUE);
    lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "ADC VOL:0.000V", BLUE);
/* 初始值为0 */
    HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 0);
    while (1)
    {
        t++;
        key = key_scan(0);          /* 按键扫描 */
        if (key == WKUP_PRES)
        {
            if (dacval < 4000)dacval += 200;
            HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 
dacval);/* 输出增大200 */
        }
        else if (key == KEY1_PRES)
        {
            if (dacval > 200)dacval -= 200;
            else dacval = 0;
            HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 
dacval);/* 输出减少200 */
        }
/* WKUP/KEY1按下了,或者定时时间到了 */
        if (t == 10 || key == KEY1_PRES || key == WKUP_PRES)    
        {
/* 读取前面设置DAC1_OUT1的值 */
            adcx = HAL_DAC_GetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1);
            lcd_show_xnum(94, 150, adcx, 4, 16, 0, BLUE);    /* 显示DAC寄存器值 */
            temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);                 /* 得到DAC电压值 */
            adcx = temp;
            lcd_show_xnum(94, 170, temp, 1, 16, 0, BLUE);   /* 显示电压值整数部分 */
            temp -= adcx;
            temp *= 1000;
            lcd_show_xnum(110, 170, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/*显示电压值的小数部分*/
            /* 得到ADC通道19的转换结果 */
            adcx=adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY, 10); 
            temp = (float)adcx * (3.3 / 65536); /* 得到ADC电压值(adc是16bit的) */
            adcx = temp;
            lcd_show_xnum(94, 190, temp, 1, 16, 0, BLUE); /* 显示电压值整数部分 */
            temp -= adcx;
            temp *= 1000;
            lcd_show_xnum(110, 190, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/*显示电压值的小数部分*/
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
            t = 0;
        }
        delay_ms(10);
    }
}

此部分代码，我们通过KEY_UP（WKUP按键）和KEY1（也就是上下键）来实现对DAC输出的幅值控制。按下KEY_UP增加，按KEY1减小。同时在LCD上面显示DHR12R1寄存器的值、DAC设置输出电压以及ADC采集到的DAC输出电压。

31.2.4 下载验证

下载代码后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示如下图所示：

图31.2.4.1 DAC输出实验测试图

验证试验前记得先通过跳线帽连接P5的ADC和DAC，然后我们可以通过按WK_UP按键，增加DAC输出的电压，这时ADC采集到的电压也会增大，通过按KEY1减小DAC输出的电压，这时ADC采集到的电压也会减小。

除此之外，我们还可以通过usmart调用dac_set_voltage函数，来直接设置DAC输出电压。

31.3 DAC输出三角波实验

本实验我们来学习使用如何让DAC输出三角波，DAC初始化部分还是用DAC输出实验的，所以做本实验的前提是先学习DAC输出实验。

31.3.1 DAC寄存器

本实验用到的寄存器在DAC输出实验都有介绍。

31.3.2 硬件设计

1. 例程功能

使用DAC输出三角波，通过KEY0/KEY1两个按键，控制DAC1的通道1输出两种三角波，需要通过示波器接PA4进行观察。也可以通过usmart调用dac_triangular_wave函数，来控制输出哪种三角波。LED0闪烁，提示程序运行。

2. 硬件资源

1）LED灯

LED0 - PB4

2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH310上面)

3）正点原子2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)

4）独立按键：KEY1 - PA15、WK_UP - PA0

5）DAC1 ：通道1 - PA4

3. 原理图

我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1（PA4）引脚，就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4在P5多功能端口的DAC标志排针已经引出，硬件连接如图31.3.2.1所示：

图31.3.2.1 硬件连接示意图

31.3.3 程序设计

本实验用到的DAC的HAL库API函数前面都介绍过，具体调用情况请看程序解析部分。下面介绍DAC输出三角波的配置步骤。

DAC输出三角波配置步骤

1）开启DACx和DAC通道对应的IO时钟，并配置该IO为模拟功能

首先开启DACx的时钟，然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1，对应IO是PA4，它们的时钟开启方法如下：

__HAL_RCC_DAC1_CLK_ENABLE ();            /* 使能DAC1时钟 */
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();            /* 开启GPIOA时钟 */

2）初始化DACx

通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，也就是说没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。

注意：该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。

3）配置DAC通道并启动DA转换器

在HAL库中，通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道，根据需求设置触发类型以及输出缓冲。

配置好DAC通道之后，通过HAL_DAC_Start函数启动DA转换器。

4）设置DAC的输出值

通过HAL_DAC_SetValue函数设置DAC的输出值。这里我们根据三角波的特性，创建了dac_triangular_wave函数用于控制输出三角波。

31.3.3.1 程序流程图

图31.3.3.1.1 DAC输出三角波实验程序流程图

31.3.3.2 程序解析

这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件：dac.c和dac.h。

dac.h文件只有一些声明，下面直接开始介绍dac.c的程序，本实验的DAC初始化我们还是用到dac_init函数，就添加了一个设置DAC_OUT1输出三角波函数，其定义如下：

/**
 * @brief       设置DAC_OUT1输出三角波
 *   @note      输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) Khz, 不过在dt较小的时候,
*              比如小于5us时, 由于delay_us本身就不准了(调用函数,计算等都需要时间,
 *              延时很小的时候,这些时间会影响到延时), 频率会偏小
 *
 * @param     maxval : 最大值(0 < maxval < 4096), (maxval + 1)必须大于等于samples/2
 * @param     dt     : 每个采样点的延时时间(单位: us)
 * @param     samples:采样点的个数,samples必须小于等于(maxval+1)*2,且maxval不能等于0
 * @param     n      : 输出波形个数,0~65535
 *
 * @retval    无
 */
void dac_triangular_wave(uint16_t maxval, uint16_t dt, 
uint16_t samples, uint16_t n)
{
    uint16_t i, j;
    float incval;                             /* 递增量 */
    float Curval;                             /* 当前值 */
 
    if((maxval + 1) <= samples)return ;      /* 数据不合法 */
 
    incval = (maxval + 1) / (samples / 2);  /* 计算递增量 */
 
    for(j = 0; j < n; j++)
    {
        Curval = 0;
/* 先输出0 */
        HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, Curval); 
        for(i = 0; i < (samples / 2); i++)  /* 输出上升沿 */
        { 
            Curval  +=  incval;              /* 新的输出值 */
            HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 
Curval);        /* 用寄存器操作波形会更稳定 */
            delay_us(dt);
        }
        for(i = 0; i < (samples / 2); i++)   /* 输出下降沿 */
        {
            Curval  -=  incval;                  /* 新的输出值 */
            HAL_DAC_SetValue(&g_dac_handle, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 
Curval);        /* 用寄存器操作波形会更稳定 */
            delay_us(dt);
        }
    }
}

该函数用于设置DAC通道1输出三角波，输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) KHz，形参意义在源码已经有详细注释。该函数中，我们使用HAL_DAC_SetValue函数来设置DAC的输出值，这样得到的三角波在示波器上可以看到。如果有跳动现象（不平稳），是正常的，因为调用函数，计算等都需要时间，这样就会导致输出的波形是不太稳定的。越高性能的MCU，得到的波形会越稳定。而且用HAL库函数操作效率没有直接操作寄存器高，所以可以像寄存器版本实验一样，直接操作DHR12R1寄存器，得到的波形会相对稳定些。

由于使用HAL库的函数，CPU花费的时间会更长（因为指令变多了），在时间精度要求比较高的应用，就不适合用HAL库函数来操作了，这一点希望大家明白。所以学STM32不是说只要会HAL库就可以了，对寄存器也是需要有一定的理解，最好是熟悉。这里用HAL库操作只是为了演示怎么使用HAL库的相关函数。

最后在main.c里面编写如下代码：

int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
 
    HAL_Init();                                    /* HAL库初始化 */
    HAL_ICACHE_Enable();                            /* 使能指令缓存 */
    sys_stm32_clock_init(250, 4, 2, 2);          /* 系统时钟初始化, 250Mhz */
    delay_init(250);                               /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                            /* 串口初始化 */
    usmart_dev.init(250);                           /* USMART初始化 */
    led_init();                                      /* LED初始化 */
    key_init();                                       /* 按键初始化 */
    lcd_init();                                   /* LCD初始化 */
    dac_init(1);                                    /* 初始化DAC1_OUT1通道 */
 
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC Triangular WAVE TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Wave1  KEY1:Wave2", RED);
 
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None", BLUE);  /* 提示无输出 */
 
    while (1)
    {
        t++;
        key = key_scan(0);           /* 按键扫描 */
        if (key == KEY0_PRES)       /* 高采样率 , 约0.1Khz波形 */
        {
            lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave1 ", BLUE); 
/* 幅值4095, 采样点间隔5us, 2000个采样点, 100个波形 */
            dac_triangular_wave(4095, 5, 2000, 100);    
            lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None  ", BLUE); 
        }
        else if (key == KEY1_PRES)  /* 低采样率 , 约0.1Khz波形 */
        {
            lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC Wave2 ", BLUE); 
/* 幅值4095, 采样点间隔500us, 20个采样点, 100个波形 */
            dac_triangular_wave(4095, 500, 20, 100);    
            lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC None  ", BLUE); 
        }
        if (t == 10 )       /* 定时时间到了 */
        { 
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
            t = 0;
        }
        delay_ms(10);
    }
}

该部分代码功能是，按下KEY0后，DAC输出三角波1，按下KEY1后，DAC输出三角波2，将dac_triangular_wave的形参代入公式：输出频率 ≈ 1000 / (dt * samples) KHz，得到三角波1和三角波2的频率都是0.1KHz。

31.3.4 下载验证

下载代码后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示如图31.3.4.1所示：

图31.3.4.1 DAC输出三角波实验测试图

没有按下任何按键之前，LCD屏显示DAC None，当按下KEY0后，DAC输出三角波1，LCD屏显示DAC Wave1 ，三角波1输出完成后LCD屏继续显示DAC None，当按下KEY1后，DAC输出三角波2，LCD屏显示DAC Wave2，三角波2输出完成后LCD屏继续显示DAC None。

其中三角波1和三角波2在示波器的显示情况如下图所示：

图31.3.4.2 DAC输出的三角波1

图31.3.4.3 DAC输出的三角波2

由上面两副测试图可以知道，三角波1的频率是95.1Hz，三角波2的频率是100Hz，基本都接近我们算出来的结果0.1KHz。三角波1频率的误差较大，在介绍dac_triangular_wave函数时也说了原因，加上三角波1的采样率比较高，所以误差就会比较大。

31.4 DAC输出正弦波实验

本实验我们来学习使用如何让DAC输出正弦波。实验将用定时器7来触发DAC进行转换输出正弦波，以DMA传输数据的方式。

31.4.1 DAC寄存器

本实验用到的寄存器在前面的实验都有介绍。

31.4.2 硬件设计

1. 例程功能

使用DAC输出正弦波，通过KEY0/KEY1两个按键，控制DAC1的通道1输出两种正弦波，需要通过示波器接PA4进行观察。TFTLCD显示DAC转换值、电压值和ADC的电压值。LED0闪烁，提示程序运行。

2. 硬件资源

1）LED灯 LED0 - PB4

2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)

3）正点原子2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)

4）独立按键：KEY0 - PA1、KEY1 - PA15

5）ADC1 ：通道19 - PA5

6）DAC1 ：通道1 - PA4

7）DMA(GPDMA1通道1)

8）定时器7

3. 原理图

我们只需要把示波器的探头接到DAC1通道1（PA4）引脚，就可以在示波器上显示DAC输出的波形。PA4在P5多功能端口的DAC标志排针已经引出，硬件连接如图31.4.2.1所示：

图31.4.2.1 硬件连接示意图

31.4.3 程序设计

31.4.3.1 DAC的HAL库驱动

本实验用到的HAL库API函数前面大都介绍过，下面将介绍本实验用到且没有介绍过的。

1. HAL_DAC_Start_DMA函数

启动DAC使用DMA方式传输函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel,
uint32_t *pData, uint32_t Length, uint32_t Alignment);

l 函数描述：

用于启动DAC使用DMA的方式。

l 函数形参：

形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。

形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。

形参3是使用DAC输出数据缓冲区的指针。

形参4是DAC输出数据的长度。

形参5是指定DAC通道的数据对齐方式，有：DAC_ALIGN_8B_R（8位右对齐）、DAC_ALIGN_12B_L（12位左对齐）和DAC_ALIGN_12B_R（12位右对齐）三种方式。

l 函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

2. HAL_DAC_Stop_DMA函数

停止DAC的DMA方式函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel);

l 函数描述：

用于停止DAC的DMA方式。

l 函数形参：

形参1是DAC_HandleTypeDef结构体类型指针变量。

形参2用于选择要启动的通道，可选择DAC_CHANNEL_1或者DAC_CHANNEL_2。

l 函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

3. HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数

配置主模式下的定时器触发输出选择函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(
TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_MasterConfigTypeDef *sMasterConfig);

l 函数描述：

用于配置主模式下的定时器触发输出选择。

l 函数形参：

形参1是TIM_HandleTypeDef结构体类型指针变量。

形参2是TIM_MasterConfigTypeDef结构体类型指针变量，用于配置定时器工作在主/从模式，以及触发输出(TRGO和TRGO2)的选择。

l 函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

DAC输出正弦波配置步骤

1）开启DACx和DAC通道对应的IO时钟，并配置该IO为模拟功能

首先开启DACx的时钟，然后配置GPIO为模拟模式。本实验我们默认用到DAC1通道1，对应IO是PA4，它们的时钟开启方法如下：

__HAL_RCC_DAC1_CLK_ENABLE ();            /* 使能DAC1时钟 */
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();            /* 开启GPIOA时钟 */

2）初始化DACx

通过HAL_DAC_Init函数来设置需要初始化的DAC。该函数并没有设置任何DAC相关寄存器，也就是说没有对DAC进行任何配置，它只是HAL库提供用来在软件上初始化DAC。

注意：该函数会调用HAL_DAC_MspInit函数来存放DAC和对应通道的IO时钟使能和初始化IO等代码。

3）配置DAC通道

在HAL库中，通过HAL_DAC_ConfigChannel函数来设置配置DAC的通道，根据需求设置触发类型以及输出缓冲等。

4）以链表的方式初始化DMA

通过调用29.3.3.1小节介绍的API函数初始化并使用DMA，具体请参考源码

5）配置定时器控制触发DAC

通过HAL_TIM_Base_Init函数设置定时器溢出频率。

通过HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数配置定时器溢出事件用于触发。

通过HAL_TIM_Base_Start函数启动计数。

6）启动DAC转换并以DMA方式传输数据

通过HAL_DAC_Start_DMA函数启动DMA传输以及DAC输出。

31.4.3.2 程序流程图

图31.4.3.2.1 DAC输出正弦波实验程序流程图

31.4.3.3 程序解析

这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。DAC驱动源码包括两个文件：dac.c和dac.h。

dac.h文件只有一些声明，下面直接开始介绍dac.c的程序。首先是dac_dma_wave_init和HAL_DAC_MspInit函数，定义如下：

/**
 * @brief     DAC DMA输出正弦波初始化函数
 *   @note    DAC的输入时钟来自AHB2, 时钟频率=250Mhz=4ns
 *             DAC在输出buffer关闭的时候, 输出建立时间:tSETTLING=2us(H563数据手册有写)
 *       因此DAC输出的最高速度约为:500Khz, 以10个点为一个周期, 最大能输出50Khz左右的波形
 *
 * @retval      无
 */
void dac_dma_wave_init(void)
{
    DAC_ChannelConfTypeDef dac_ch_conf = {0};
 
    g_dac_dma_handle.Instance = DAC1;     /* 选择哪个DAC */
    HAL_DAC_Init(&g_dac_dma_handle);      /* DAC初始化 */
    
/* DAC 通道输出配置 */
/* 禁用高频接口模式 */
    dac_ch_conf.DAC_HighFrequency = DAC_HIGH_FREQUENCY_INTERFACE_MODE_DISABLE;  
    dac_ch_conf.DAC_DMADoubleDataMode = DISABLE;  /* 禁用DMA双数据模式 */
dac_ch_conf.DAC_SignedFormat = DISABLE;        /* 禁用签名格式 */
/* 关闭采样保持模式，这个模式主要用于低功耗 */
    dac_ch_conf.DAC_SampleAndHold = DAC_SAMPLEANDHOLD_DISABLE;   
    dac_ch_conf.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_T7_TRGO;            /* 采用定时器7触发 */
dac_ch_conf.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE; /* 使能输出缓冲 */
/* 指定DAC输出是否连接到芯片外设 */
    dac_ch_conf.DAC_ConnectOnChipPeripheral = DAC_CHIPCONNECT_EXTERNAL; 
dac_ch_conf.DAC_UserTrimming = DAC_TRIMMING_FACTORY;     /* 使用出厂校准 */
/* DAC通道输出配置 */
    HAL_DAC_ConfigChannel(&g_dac_dma_handle, &dac_ch_conf, DAC_CHANNEL_1);   
}
 
/**
 * @brief       DAC底层驱动，引脚配置，时钟使能
                 此函数会被HAL_DAC_Init()调用
 * @param       hadc:DAC句柄
 * @retval      无
 */
void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0}; /* 定义GPIO初始化结构体变量 */
    DMA_NodeConfTypeDef node_conf = {0};      /* 定义GPDMA的链表节点配置结构体变量 */
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0}; /* 定义外设时钟配置结构体变量 */
    DMA_NodeTypeDef   gpdma1_ch1_node = {0}; /* 定义DMA1通道1的链表节点结构体变量 */
    DMA_QListTypeDef  gpdma1_ch1_qlist = {0};/* 定义DMA1通道1的链表队列结构体变量 */
 
    if(hdac->Instance==DAC1)
    {
        /* 打开IO、DAC1和GPDMA相关时钟 */
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();         /* DAC通道引脚时钟使能 */
        __HAL_RCC_DAC1_CLK_ENABLE();          /* DAC1外设时钟使能 */
        __HAL_RCC_GPDMA1_CLK_ENABLE();       /* GPDMA1时钟使能 */
 
        /* DAC1 时钟源初始化 */
        adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_DAC;/* 配置DAC时钟源 */
/* DAC时钟源选择HCLK */
        adc_clk_init.AdcDacClockSelection = RCC_ADCDACCLKSOURCE_HCLK;  
        HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);     /* 配置DAC时钟 */
 
        /* DAC1 对应IO初始化 */
        gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_4;             /* PA4 */
        gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;       /* 模拟 */
        gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL;             /* 无上下拉 */
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);         /* 初始化DAC引脚 */
 
        /* DAC1 DMA 初始化 */
        node_conf.NodeType = DMA_GPDMA_LINEAR_NODE;     /* GPDMA线性寻址节点类型 */
        node_conf.Init.Request = GPDMA1_REQUEST_DAC1_CH1; /* DMA通道请求 */
/* 单/突发级别的硬件请求协议 */
        node_conf.Init.BlkHWRequest = DMA_BREQ_SINGLE_BURST;
        /* DMA通道的传输方向：内存到外设 */
        node_conf.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;    
        node_conf.Init.SrcInc = DMA_SINC_INCREMENTED;/* 源增量模式：增量模式 */
        node_conf.Init.DestInc = DMA_DINC_FIXED;      /* 目标增量模式：固定模式 */
/* 源数据宽度：16位 */
        node_conf.Init.SrcDataWidth = DMA_SRC_DATAWIDTH_HALFWORD;
/* 目标数据宽度：16位 */
        node_conf.Init.DestDataWidth = DMA_DEST_DATAWIDTH_WORD;
        node_conf.Init.SrcBurstLength = 1;  /* 指定DMA的源突发长度，范围： 1 到 64 */
        node_conf.Init.DestBurstLength = 1; /* 指定的目标突发长度，范围： 1 到 64 */
        node_conf.Init.TransferAllocatedPort = 
DMA_SRC_ALLOCATED_PORT1|DMA_DEST_ALLOCATED_PORT0; /* 指定传输分配的端口 */
/* 指定DMA通道的传输事件模式 */
        node_conf.Init.TransferEventMode = DMA_TCEM_BLOCK_TRANSFER;   
        node_conf.Init.Mode = DMA_NORMAL;  /* DMA模式:正常模传输 */
        /* 设置DMA通道触发极性 */
        node_conf.TriggerConfig.TriggerPolarity = DMA_TRIG_POLARITY_MASKED;  
        /* DMA通道数据交换模式：无数据交换 */
        node_conf.DataHandlingConfig.DataExchange = DMA_EXCHANGE_NONE;  
/* 如果源数据宽度<目标数据宽度=>右对齐，填充0至目标数据宽度 */
        node_conf.DataHandlingConfig.DataAlignment = 
DMA_DATA_RIGHTALIGN_ZEROPADDED;        
        HAL_DMAEx_List_BuildNode(&node_conf, &gpdma1_ch1_node);/*构建DMA通道节点*/
        /* 在链表队列中插入新节点 */
        HAL_DMAEx_List_InsertNode(&gpdma1_ch1_qlist, NULL, &gpdma1_ch1_node);   
        /* 设置链表队列的循环模式 */
        HAL_DMAEx_List_SetCircularMode(&gpdma1_ch1_qlist);  
 
        /* 以链表方式初始化DMA通道 */
/* 选择GPDMA1_Channel1 */
        g_gpdma1_ch1_dac_handle.Instance = GPDMA1_Channel1;
        g_gpdma1_ch1_dac_handle.InitLinkedList.Priority = 
DMA_LOW_PRIORITY_LOW_WEIGHT; /* 通道优先级 */
        g_gpdma1_ch1_dac_handle.InitLinkedList.LinkStepMode = 
DMA_LSM_FULL_EXECUTION;       /* 执行所有链表的通道 */
        g_gpdma1_ch1_dac_handle.InitLinkedList.LinkAllocatedPort = 
DMA_LINK_ALLOCATED_PORT1;     /* 链路分配端口1  */
        g_gpdma1_ch1_dac_handle.InitLinkedList.TransferEventMode = 
DMA_TCEM_BLOCK_TRANSFER; /* 指定DMA通道的传输事件模式 */
        g_gpdma1_ch1_dac_handle.InitLinkedList.LinkedListMode = 
DMA_LINKEDLIST_CIRCULAR;      /* 循环链表DMA通道传输 */
        /* 以链表方式初始化DMA通道 */
        HAL_DMAEx_List_Init(&g_gpdma1_ch1_dac_handle);  
        /* 链接到DMA通道的链表队列 */
        HAL_DMAEx_List_LinkQ(&g_gpdma1_ch1_dac_handle, &gpdma1_ch1_qlist);  
        /* 将DMA句柄与ADC句柄关联起来 */
        __HAL_LINKDMA(hdac, DMA_Handle1, g_gpdma1_ch1_dac_handle);  
 
        HAL_DMA_ConfigChannelAttributes(&g_gpdma1_ch1_dac_handle, 
DMA_CHANNEL_NPRIV);  /* 通道没有特权 */
    }
}

上述函数用于初始化DAC用DMA的方式输出正弦波。本函数用到的API函数起前面都介绍过，请结合前面介绍过的相关内容来理解源码。这里值得注意的是我们是采用定时器7触发DAC进行转换输出的。

下面介绍DAC DMA使能波形输出函数，其定义如下：

/**
 * @brief       DAC DMA使能波形输出
 *   @note      TIM7的输入时钟频率(f)来自APB1, f = 250Mhz.
 *               DAC触发频率 ftrgo = f / ((psc + 1) * (arr + 1))
 *               波形频率 = ftrgo / ndtr;
* @param       ndtr        : DMA通道单次传输数据量
 * @param       arr         : TIM7的自动重装载值
 * @param       psc         : TIM7的分频系数
 * @retval      无
 */
void dac_dma_wave_enable(uint16_t ndtr, uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    TIM_HandleTypeDef tim_handle = {0};
    TIM_ClockConfigTypeDef  tim_clock_config = {0};
    TIM_MasterConfigTypeDef master_config = {0};
 
    __HAL_RCC_TIM7_CLK_ENABLE();                   /* TIM7时钟使能 */
 
    tim_handle.Instance = TIM7;                     /* 选择定时器7 */
    tim_handle.Init.Prescaler = psc;                /* 分频系数 */
    tim_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  /* 递增计数 */
    tim_handle.Init.Period = arr;                   /* 重装载值 */
    tim_handle.Init.AutoReloadPreload =TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;/*自动重装*/
    HAL_TIM_Base_Init(&tim_handle);           /* 初始化定时器7 */
    tim_clock_config.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;/*TIM7时钟源来自内部*/
    HAL_TIM_ConfigClockSource(&tim_handle, &tim_clock_config);/* 配置TIM7时钟源*/
 
    master_config.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;/* 定时器更新事件用于触发 */
    master_config.MasterOutputTrigger2 = TIM_TRGO2_RESET;  /* 不使用触发输出2 */
master_config.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;/* 选择主从模式 */
/* 配置TIM7 TRGO */
    HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&tim_handle, &master_config); 
    
    HAL_TIM_Base_Start(&tim_handle);   /* 使能定时器7开始计时 */
 
    /* 启用DAC选择的通道和关联的DMA */
HAL_DAC_Start_DMA(&g_dac_dma_handle, DAC_CHANNEL_1, 
(uint32_t *)g_dac_sin_buf, ndtr, DAC_ALIGN_12B_R);
}

该函数用于使能波形输出，利用定时器7的更新事件来触发DAC转换输出。使能定时器7的时钟后，调用HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization函数配置TIM7选择更新事件作为触发输出 (TRGO)，然后调用HAL_DAC_Stop_DMA函数停止DAC转换以及DMA传输，最后再调用HAL_DAC_Start_DMA函数重新配置并启动DAC和DMA。

最后在main.c里面编写如下代码：

uint16_t g_dac_sin_buf[4096];    /* 发送数据缓冲区 */
 
/**
 * @brief       产生正弦波序列
 *   @note      需保证: maxval > samples/2
 *
 * @param       maxval : 最大值(0 < maxval < 2048)
 * @param       samples: 采样点的个数
 *
 * @retval      无
 */
void dac_creat_sin_buf(uint16_t maxval, uint16_t samples)
{
    uint8_t i;
    float inc = (2 * 3.1415962) / samples; /* 计算增量（一个周期DAC_SIN_BUF个点）*/
    float outdata = 0;
    for (i = 0; i < samples; i++)
{
/* 计算以dots个点为周期的每个点的值，放大maxval倍，并偏移到正数区域 */
        outdata = maxval * (1 + sin(inc * i));  
        if (outdata > 4095) outdata = 4095;     /* 上限限定 */ 
        //printf("%f\r\n",outdata);
        g_dac_sin_buf[i] = outdata;
    }
}
 
/**
 * @brief       通过USMART设置正弦波输出参数,方便修改输出频率.
 * @param       arr : TIM7的自动重装载值
 * @param       psc : TIM7的分频系数
 * @retval      无
 */
void dac_dma_sin_set(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    dac_dma_wave_enable(100, arr, psc);
}
 
int main(void)
{
    uint16_t adcx;
    float temp;
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
 
    HAL_Init();                                  /* HAL库初始化 */
    HAL_ICACHE_Enable();                       /* 使能指令缓存 */
    sys_stm32_clock_init(250, 4, 2, 2);    /* 系统时钟初始化, 250Mhz */
    delay_init(250);                           /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                      /* 串口初始化 */
    usmart_dev.init(250);                     /* USMART初始化 */
    led_init();                                 /* LED初始化 */
    key_init();                                /* 按键初始化 */
    lcd_init();                                 /* LCD初始化 */
    adc_init();                                  /* ADC初始化 */
    dac_dma_wave_init();                     /* 初始化DAC通道1 DMA波形输出 */
 
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DAC DMA Sine WAVE TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:5Khz  KEY1:50Khz", RED);
 
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "DAC VAL:", BLUE);
    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "DAC VOL:0.000V", BLUE);
    lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, "ADC VOL:0.000V", BLUE);
 
    dac_creat_sin_buf(2048, 100);
    dac_dma_wave_enable(100, 100 - 1, 25 - 1);
 
    while (1)
    {
        t++;
        key = key_scan(0);  /* 按键扫描 */
        if (key == KEY0_PRES)                             /* 高采样率 , 约5Khz波形 */
        {
            dac_creat_sin_buf(2048, 100);               /* 产生正弦波函序列 */
/* 500Khz触发频率, 100个点, 得到最高5KHz的正弦波. */
            dac_dma_wave_enable(100, 20 - 1, 24 - 1);           
        }
        else if (key == KEY1_PRES)                       /* 低采样率 , 约50Khz波形 */
        {
            dac_creat_sin_buf(2048, 10);                /* 产生正弦波函序列 */
/* 500Khz触发频率, 10个点, 可以得到最高50KHz的正弦波. */
            dac_dma_wave_enable(10, 20 - 1, 24 - 1);            
        }
        adcx = DAC1->DHR12R1;                             /* 获取DAC1_OUT1的输出状态 */
        lcd_show_xnum(94, 130, adcx, 4, 16, 0, BLUE);/* 显示DAC寄存器值 */
        temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);             /* 得到DAC电压值 */
        adcx = temp;
        lcd_show_xnum(94, 150, temp, 1, 16, 0, BLUE);/* 显示电压值整数部分 */
        temp -= adcx;
        temp *= 1000;
        lcd_show_xnum(110, 150, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);  /* 显示电压值的小数部分 */
        adcx = adc_get_result_average(ADC_ADCX_CHY,20);/*得到ADC通道19的转换结果*/
        temp = (float)adcx * (3.3 / 65536);      /* 得到ADC电压值(adc是16bit的) */
        adcx = temp;
        lcd_show_xnum(94, 170, temp, 1, 16, 0, BLUE);   /* 显示电压值整数部分 */
        temp -= adcx;
        temp *= 1000;
        lcd_show_xnum(110, 170, temp, 3, 16, 0X80, BLUE);/* 显示电压值的小数部分 */
        if (t == 10)        /* 定时时间到了 */
        {
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
            t = 0;
        }
        delay_ms(5);
    }
}

adc_init函数初始化ADC1，用于测量DAC通道1的电压值。

dac_dma_wave_init函数初始化DAC通道1，并指定DMA搬运的数据的开始地址和目标地址。dac_creat_sin_buf函数用于产生正弦波序列，并保存在g_dac_sin_buf数组中，供给DAC转换。在进入wilhe(1)循环之前，dac_dma_wave_enable函数默认配置DAC的采样点个数时100，并配置定时器7的溢出频率为100KHz。这样就可以输出1KHz的正弦波。下面给大家解释一下为什么是输出1KHz的正弦波？

定时器7的溢出频率为100KHz，不记得怎么计算的朋友，请回顾基本定时器的相关内容，这里直接把公式列出：

Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk

看到dac_dma_wave_enable(100, 100 - 1, 25 - 1);这个语句，第二个形参是自动重装载值，第三个形参是分频系数，那么代入公式，可得：

Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk= ((99+1)*(24+1))/ 250MHz= 0.00001s

得到定时器的更新事件周期是0.00001秒，即更新事件频率为100KHz，也就得到DAC输出触发频率为100KHz。

再结合总一个正弦波共有100个采样点，就可以得到正弦波的频率为100KHz/100 = 1KHz。

知道了正弦波的频率怎么来的，下面代码中，按下按键KEY0，得到5KHz的正弦波，按下按键KEY1，得到50KHz的正弦波，计算方法都一样的。

dac_dma_sin_set函数可以通过USMART设置正弦波输出参数，方便修改输出频率。

31.4.4 下载验证

下载代码后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示如图31.4.4.1所示：

图31.4.4.1 DAC输出正弦波实验测试图

上图是将跳线帽连接多功能端口P5的ADC和DAC两个排针，可以看到ADC VOL的值随着DAC的输出变化而变化，即ADC采集到的值是不停变化的。由于变化太快了，这样看不出采集到值形成什么波形，下面我们借用示波器来进行观察，首先将探头接到DAC的排针上。

没有按下任何按键之前，默认是输出1KHz（100个采样点）的正弦波，如下图所示：

图31.4.4.2 默认DAC输出的的正弦波

当按下KEY0后，DAC输出5KHz（100个采样点）的正弦波，如下图所示：

图31.4.4.3 按下KEY0，DAC输出的的正弦波

当按下KEY1后，DAC输出50KHz（10个采样点）的正弦波，如下图所示：

图31.4.4.4 按下KEY1，DAC输出的的正弦波

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《STM32H562开发指南 V1.0 》第三十一章 DAC实验

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