1、準備材料

開發板（正點原子stm32f407探索者開發板V2.4）

STM32CubeMX軟體（Version 6.10.0）

野火DAP模擬器

keil µVision5 IDE（MDK-Arm）

ST-LINK/V2驅動

一臺示波器

邏輯分析儀nanoDLA

2、實驗目標

使用STM32CubeMX軟體配置STM32F407開發板的DAC OUT1實現輸出0-3.3V 周期為12.8ms的正弦波形

3、實驗流程

3.0、前提知識

由於STM32F407的兩個DAC輸出通道只能自動生成三角波和雜訊波，因此如果想要輸出其他的波形可以自己手動定義一個周期內DAC要輸出的值，並選擇定時器的更新事件作為DAC輸出的觸發源按順序輸出

這樣按照波形採樣值的順序，在每一個觸發源到來的時候，手動指定DAC將要輸出的值，理論上就可以輸出任何我們想要輸出的波形，比如正弦波，本實驗將以正弦波為例，講解如何通過DAC的DMA輸出正弦波型

當DAC參考電源引腳VREF+接VDDA（3.3V）時，可設置的DAC輸出寄存器值範圍為0~4095，而DAC的輸出範圍為0-3.3V，要輸出的正弦波sin(x)波形幅值範圍為-1~1，因此可以對該波形做一些平移伸縮，將其幅值範圍縮放到DAC設置範圍0~4095內，變換後的正弦波公式為：y=2047*(sin(x)+1)

在該正弦波形的一個周期0-2pi內平均取128個採樣點，然後按照時間先後順序定義在數組中，每當0.1ms觸發源到來的時候，我們就遞歸的從數組中取出一個值將其設置為DAC的輸出值，直到128個採樣點全部設置完畢，然後再反覆從第一個重新設置，這樣就可以大致實現正弦波型

因為需要頻繁的從記憶體取出數據然後寫入DAC外設，因此這裡比較合適的做法是使用DMA的方式進行，通過上述設置的DAC輸出的正弦波形的周期應該為0.1ms*128=12.8ms，正弦波的幅值範圍應該為0-3.3V

3.1、CubeMX相關配置

3.1.0、工程基本配置

打開STM32CubeMX軟體，單擊ACCESS TO MCU SELECTOR選擇開發板MCU（選擇你使用開發板的主控MCU型號），選中MCU型號後單擊頁面右上角Start Project開始工程，具體如下圖所示

開始工程之後在配置主頁面System Core/RCC中配置HSE/LSE晶振，在System Core/SYS中配置Debug模式，具體如下圖所示

詳細工程建立內容讀者可以閱讀“STM32CubeMX教程1 工程建立”

3.1.1、時鐘樹配置

系統時鐘使用8MHz外部高速時鐘HSE，HCLK、PCLK1和PCLK2均設置為STM32F407能達到的最高時鐘頻率，具體如下圖所示

3.1.2、外設參數配置

在Pinout ＆ Configuration頁面左邊功能分類欄目Analog中單擊其中DAC

在Mode中勾選OUT1 Configuration

選擇TIM6的外部觸發事件作為DAC OU1輸出的觸發源，不選擇波形生成模式，因為本實驗要生成自定義波形

具體配置如下圖所示

單擊Configuration中的DMA Settings選項卡對DAC的DMA請求進行設置

單擊ADD按鍵增加DMA請求，這裡可選的只有一個DAC1

選擇想要使用的DMA Stream，並設置優先順序，將DMA請求模式設置為迴圈模式，外設地址不增加，記憶體地址遞增，數據寬度選擇字Word

上述配置如下圖所示

3.1.3、外設中斷配置

在Pinout & Configuration頁面左邊System Core/NVIC中勾選DMA1 Stream5 全局中斷，然後選擇合適的中斷優先順序即可

3.2、生成代碼

3.2.0、配置Project Manager頁面

單擊進入Project Manager頁面，在左邊Project分欄中修改工程名稱、工程目錄和工具鏈，然後在Code Generator中勾選“Gnerate peripheral initialization as a pair of 'c/h' files per peripheral”，最後單擊頁面右上角GENERATE CODE生成工程，具體如下圖所示

詳細Project Manager配置內容讀者可以閱讀“STM32CubeMX教程1 工程建立”實驗3.4.3小節

3.2.1、外設初始化調用流程

在生成的工程代碼主函數中新增了MX_DMA_Init()函數，該函數對DAC使用的DMA1時鐘使能，由於啟用了該DMA的中斷，因此還對中斷優先順序及使能進行了配置，如下圖所示

DAC的初始化調用流程與“STM32CubeMX教程16 DAC - 輸出3.3V內任意電壓”實驗一致，只是因為本實驗配置了DMA，因此在HAL_DAC_MspInit()函數中增加了對使用的DAC1 DMA請求的相關配置代碼，如下圖所示

3.2.2、外設中斷調用流程

DMA全局中斷事件回調函數為一個函數指針，當使用HAL_DAC_Start_DMA()函數啟動DAC傳輸時，會將DMA全局中斷事件回調函數指針指向具體的函數，這裡指向了DAC_DMAConvCpltCh1()函數

在DAC_DMAConvCpltCh1()函數中最終調用了DAC OU1 DMA傳輸完成中斷回調函數HAL_DAC_ConvCpltCallbackCh1()，該函數為虛函數，需要用戶重新實現

啟用DMA的外設中斷調用流程可參考“STM32CubeMX教程12 DMA 直接記憶體讀取”實驗3.2.2、外設中斷調用流程小節，上述具體過程如下圖所述

3.2.3、添加其他必要代碼

採集正弦波y=2047*(sin(x)+1)的一個周期2pi內n個採樣點，並將其定義在一個uint32_t 數組中，筆者這裡定義了128個採樣點

為什麼非要正弦波函數為y=2047*(sin(x)+1)？

因為DAC的輸出範圍為0~4095，而sin(x)的輸出範圍為-1~1，因此需要採集的正弦波採樣點最好縮放到0-4095範圍，這樣輸出的波形更好顯示

源代碼如下所示 （註釋1）

/*正弦波數據，12bit，1個周期128個點, 0-4095之間變化*/
const uint32_t userWave[] = 
{
    2047,   2147,	2248,   2347,	2446,	2544,	2641,	2737,
    2830,   2922,	3012,	3099,	3184,	3266,	3346,	3422,
    3494,   3564,	3629,	3691,	3749,	3803,	3852,	3897,
    3938,   3974,	4006,	4033,	4055,	4072,	4084,	4092,
    4094,   4092,	4084,	4072,	4055,	4033,	4006,	3974,
    3938,   3897,	3852,	3803,	3749,	3691,	3629,	3564,
    3494,   3422,	3346,	3266,	3184,	3099,	3012,	2922,
    2830,   2737,	2641,	2544,	2446,	2347,	2248,	2147,
    2047,   1947,	1846,	1747,	1648,	1550,	1453,	1357,
    1264,   1172,	1082,	995 ,	910 ,	828 ,	748 ,	672 ,
    600 ,   530 ,	465 ,	403 ,	345 ,	291 ,	242 ,	197 ,
    156 ,   120 ,	88  ,	61  ,	39  ,	22  ,	10  ,	2   ,
    0   ,   2   ,	10  ,	22  ,	39  ,	61  ,	88  ,	120 ,
    156 ,   197 ,	242 ,	291 ,	345 ,	403 ,   465,	530 ,
    600 ,   672 ,	748 ,	828 ,	910 ,	995 ,	1082,	1172,
    1264,   1357,	1453,   1550,	1648,	1747,	1846,	1947
};

在dac.c中重新實現DAC OU1 DMA傳輸完成中斷回調函數HAL_DAC_ConvCpltCallbackCh1()，源代碼如下

/*DAC OUT1 DMA傳輸完成中斷回調函數*/
void HAL_DAC_ConvCpltCallbackCh1(DAC_HandleTypeDef *hdac)
{
    /*翻轉RED_LED引腳狀態*/
    HAL_GPIO_TogglePin(RED_LED_GPIO_Port,RED_LED_Pin);
}

在main.c文件主函數main中以DMA方式啟動DAC輸出，源代碼如下

HAL_DAC_Start_DMA(&hdac,DAC_CHANNEL_1,userWave,128,DAC_ALIGN_12B_R);
HAL_TIM_Base_Start(&htim6);

4、常用函數

/*以DMA啟動DAC輸出*/
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Start_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel, const uint32_t *pData, uint32_t Length,uint32_t Alignment)
 
/*停止以DMA啟動的DAC輸出*/
HAL_StatusTypeDef HAL_DAC_Stop_DMA(DAC_HandleTypeDef *hdac, uint32_t Channel)
 
/*DAC OUT1 DMA傳輸完成時間中斷回調函數*/
void HAL_DAC_ConvCpltCallbackCh1(DAC_HandleTypeDef *hdac)

5、燒錄驗證

燒錄程式，單片機上電後，將示波器的探頭掛鉤與DAC OUT1引腳PA4相連接，接地環與開發板上的GND引腳連接，將示波器每格電壓幅值調節為1.00V，將每格子採集時間調節為10ms，然後開啟示波器對DAC OU1輸出的波形採集

因為定時器溢出時間為0.1ms，而DMA傳輸的數據為正弦波一個周期內的128個樣本點，因此生成的正弦波周期為128*0.1ms=12.8ms，這與示波器採集到的正弦波波形周期一致，如下圖所示為示波器採集到的正弦波形

在DAC OUT1 DMA傳輸完成時間中斷回調函數中翻轉了RED_LED（PF9）引腳的狀態，經過上述分析知道，傳輸完成一次所需事件應該為輸出正弦波形的周期，也即12.8ms，因此使用邏輯分析儀器採集PF9引腳的狀態，發現PF9引腳確實12.8ms翻轉一次狀態，邏輯分析儀採集的波形如下圖所示

6、註釋詳解

註釋1：正弦波數組定義來源 DAC輸出正弦波帖子

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