【GD32 MCU 入門教程】GD32 MCU 常見外設(shè)介紹（13）DAC 模塊介紹

DAC是一種把二進制數(shù)字量形式的離散信號轉(zhuǎn)換成以標準量（或參考量）為基準的模擬量的轉(zhuǎn)換器，它常用于過程控制計算機系統(tǒng)的輸出通道，與執(zhí)行器相連，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。

13.1.GD32 DAC 外設(shè)原理簡介

因篇幅有限，本文無法詳細介紹GD32所有系列的DAC，下面以GD32F30x為例，先著重介紹下GD32F30x的DAC及其結(jié)構(gòu)框圖，然后介紹下各個系列DAC的差異。

GD32F30x DAC 主要特性

? 8位或12位分辨率，數(shù)據(jù)左對齊或右對齊；

? 每個通道帶有DMA功能；

? 同步更新轉(zhuǎn)換；

? 外部事件觸發(fā)轉(zhuǎn)換；

? 可配置的內(nèi)部緩沖區(qū)；

? 輸入?yún)⒖茧妷?a target="_blank">VREF+；

? 噪聲波生成（LSFR噪聲模式和三角噪聲模式）；

? 雙DAC并發(fā)模式。

DAC 結(jié)構(gòu)框圖介紹

GD32F30x一共有兩個DAC，分別為DAC0和DAC1，其輸出DAC_OUT0和DAC_OUT1分別對應(yīng)PA4和PA5。由于DAC輸出為模擬量，因此在使能DAC模塊前，需要把相應(yīng)的GPIO口設(shè)置為模擬模式。DAC的輸出集成了輸出緩沖器Buff，可用來降低輸出阻抗，并在不增加外部運算放大器的情況下直接驅(qū)動外部負載。通過設(shè)置DAC_CTL寄存器的DBOFFx位，可以使能或禁止各DAC通道輸出緩沖器。

DAC的輸出可以由多種觸發(fā)源控制，觸發(fā)源的選擇由DAC_CTL寄存器的DTSELx[2:0]位控制，具體為：

000：TIMER5_TRGO

001：TIMER2_TRGO(互聯(lián)型產(chǎn)品)

TIMER7_TRGO(非互聯(lián)型產(chǎn)品)

010：TIMER6_TRGO

011：TIMER4_TRGO

100：TIMER1_TRGO

101：TIMER3_TRGO

110：EXTI9

111：SWTRIG

有兩種方式可以將噪聲波加載到DAC輸出數(shù)據(jù)：LFSR噪聲波和三角波。噪聲波模式可以通過DAC_CTL寄存器的DWMx位來進行選擇。噪聲的幅值可以通過配置DAC_CTL寄存器的DAC噪聲波位寬（DWBWx）位來進行設(shè)置。

LFSR噪聲模式：為了生成可變振幅的偽噪聲，可使用LFSR（線性反饋移位寄存器）。LFSR的值與DACx_DH值相加后寫入到DAC數(shù)據(jù)輸出寄存器（DACx_DO）。LFSR中的預(yù)加載值為0xAAA，在每次觸發(fā)事件發(fā)生后，該寄存器的值會依照特定的算法完成更新。

三角波模式：在DAC的輸出信號上可以疊加一個小幅度的三角波。該三角波幅值的最小值為0，最大值為（2<

DAC可以實現(xiàn)8位或者12位分辨率，也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)左對齊或者右對齊，這取決于用戶的實際需求。當(dāng)分辨率為12位時，DAC的模擬輸出電壓與數(shù)字量的關(guān)系為：

上式中，DAC_DO為DAC數(shù)據(jù)輸出寄存器的值，VREF+為DAC的參考電壓，其范圍為2.6V~VDDA。

每個DAC通道都具有DMA功能。兩個DMA通道分別用于處理DAC通道的DMA請求。當(dāng)DAC_CTL寄存器的DDMAENx置位時，如果發(fā)生了外部觸發(fā)（而不是軟件觸發(fā)），則將產(chǎn)生DMA請求。

各系列 DAC 功能差異

GD32系列MCU有關(guān)DAC外設(shè)各系列功能差異如下表所示

13.2.軟件配置說明

本小節(jié)講解DAC_Example歷程中DAC模塊的配置說明，主要包括外設(shè)時鐘配置、GPIO引腳配置、DAC外設(shè)配置、主函數(shù)介紹以及運行結(jié)果。本例程主要介紹GD32 MCU各系列DAC0模塊輸出模擬電壓，有關(guān)DAC其他功能例程可參考各系列固件庫例程。

外設(shè)時鐘配置

外設(shè)時鐘配置如代碼清單DAC例程時鐘配置所示，在GD32全系列MCU中需打開GPIOA和DAC0的時鐘，因為使用到PA4引腳以及DAC0模塊。

代碼清單 DAC 例程時鐘配置

void rcu_config(void) { rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); rcu_periph_clock_enable(RCU_DAC); }

GPIO 引腳配置

GPIO引腳配置如代碼清單DAC例程GPIO引腳配置所示，GD32F10X、GD32F20X、GD32F30X、GD32E10X、GD32F403系列GPIO配置相同；GD32F1X0、GD32F4XX、GD32F350系列GPIO配置相同。注意，以上所呈現(xiàn)的不同，只是調(diào)用gpio初始化函數(shù)不同，配置是一樣的，都是把PA4配置為模擬模式。

代碼清單 DAC 例程 GPIO 引腳配置

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 外設(shè)配置

DAC外設(shè)配置如代碼清單 DAC例程DAC外設(shè)配置所示。GD32全系列MCU中DAC外設(shè)配置基本相同，在本例程中，配置DAC為軟件觸發(fā)，每當(dāng)使能一次軟件觸發(fā)，DAC就會把DAC數(shù)據(jù)寄存器的值轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出。

代碼清單 DAC 例程 DAC 外設(shè)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 }

主函數(shù)說明

主函數(shù)如代碼清單 DAC例程主函數(shù)所示，該主函數(shù)主要分成四部分，RCU時鐘配置、GPIO配置、DAC外設(shè)配置和while（1）循環(huán)，前三部分已在前三小節(jié)介紹，在while(1)主循環(huán)中先設(shè)置一下DAC將要輸出的模擬電壓值，然后使能軟件觸發(fā)輸出該模擬電壓，延時一段時間后，再設(shè)置新的模擬電壓值，如此循環(huán)。dac_value_set函數(shù)用于設(shè)置模擬輸出電壓值，單位為mV。delay函數(shù)是一個簡單的軟件延時函數(shù)，用于實現(xiàn)延時。這兩個函數(shù)的代碼清單如代碼清單DAC例程部分函數(shù)說明所示。

代碼清單 DAC 例程主函數(shù)

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 } }

代碼清單 DAC 例程部分函數(shù)說明

/*! \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--); }

運行結(jié)果

將DAC_Example例程按照對應(yīng)的芯片工程編譯完成后，下載到對應(yīng)芯片中，用示波器查看PA4引腳波形，如下圖圖DAC輸出電壓波形圖所示，可以看到，DAC輸出的模擬電壓與我們所設(shè)置的值是一樣的。

13.3.DAC 使用注意事項

(1) 在使能DAC模塊前，GPIO口（PA4對應(yīng)DAC0，PA5對應(yīng)DAC1）應(yīng)該配置為模擬模式；

(2) 將DAC_CTL寄存器中的DENx位置1可以給DAC上電。DAC子模塊完全啟動需要等tWAKEUP時間。

(3) 為了實現(xiàn)更好的輸出帶載能力，建議打開DAC的輸出緩沖器。

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