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STM32实验-PWM DAC模拟输出
简介STM32实验-PWM DAC模拟输出
一般一个STM32只有2个DAC输出通道,如果需要多路DAC输出,可以选择外扩DAC,但成本回相当高。于是在一些精度要求不高的场合,我们采用定时器输出PWM和RC滤波器模拟DAC来代替外扩DAC。
PWM占空比可由以下式子计算出:p = n / N (n是on的时间,即带宽,N是周期)
PWM周期是由ARR决定的,PWM占空比是由CCRx决定。ARR是自动重装载寄存器的数值,即定时器的锯齿波的最大值,CCRx是捕获/比较寄存器x的数值,是进行比较器comparator的正极电压。
于是我们知道,DAC输出电压为 = DORx / 4096 * Vref。对于分辨率 = log2 (N),比如N = 256,分辨率为8位。因为定时器的时钟频率往往更高,所以更容易获得更高的分辨率。本实验也以8位为例。
本实验的要求如下:要求一次谐波对输出电压影响不要超过一个位的精度,也就是3.3 / 256 = 0.01289V。假设Vh为3.3V,Vl为0V,这里的一次谐波的最大值为2 * 3.3 / pi = 2.1V。RC滤波电路要求是提供至少 -20lg(2.0 / 0.01289) = -44dB的衰减。截止频率要求为当定时器计数频率为72MHz,PWM DAC频率为8位时,PWM频率为72M / 256 = 281.25kHz,如果是一阶RC滤波,则要求截止频率为1.77kHz,如果是二阶RC滤波,则要求截止频率为22.34kHz。
对二阶RC滤波器来说,频率计算公式为f = (1 / (2 * pi)) *RC
接下来我们编写实验代码:
首先我们编写函数代码dac_pwm.c:
#include "dac_pwm.h"
#include "./BSP/TIMER/gtim.h"
TIM_HandleTypeDef g_timx_pwm_chy_handle;
void dac_pwm_init(uint16_t arr, uint16_t psc){
TIM_OC_InitTypeDef timx_oc_pwm_chy;
g_timx_pwm_chy_handle.Instance = TIM1;
g_timx_pwm_chy_handel.Init.Prescaler = psc;
g_timx_pwm_chy_handle.Init.Period = arr;
g_timx_pwm_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
g_timx_pwm_chy_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_pwm_chy_handle);
timx_oc_pwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;//选择PWM1模式
timx_oc_pwm_chy.Pulse = 0;//设置占空比的比较值
timx_oc_pwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;//输出极性:低极性
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_pwm_chy_handle, &timx_oc_pwm_chy, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_pwm_chy_handle, TIM_CHANNEL_1);
}
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim){
if(htim->Instance == TIM1){
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_8;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();
__HAL_AFIO_REMAP_TIM3_PARTIAL();
}
}
void dac_pwm_set_voltage(uint16_t vol){
float temp = vol;
temp /= 1000;
temp = temp * 256 / 3.3;
__HAL_TIM_SET_COMPARE(& timx_pwm_chy_handle, TIM_CHANNEL_1, temp);
}
接下来再编写函数头文件dac_pwm.h:
#ifndef __DAC_PWM_H
#define __DAC_PWM_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
extern TIM_HandleTypeDef g_timx_pwm_chy_handle;
void dac_pwm_init(uint16_t arr, uint16_t psc);
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim);
void dac_pwm_set_voltage(uint16_t vol);
#endif
最后编写主函数代码main.c:
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/GTIM/gtim.h"
#include "./BSP/DAC/dac_pwm.h"
int main(void){
uint16_t adcx = 0;
float temp = 0;
uint16_t t = 0;
HAL_Init();
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);
delay_init(72);
led_init();
lcd_init();
dac_init();
adc_init();
dac_pwm_init(256 - 1, 0);
dac_pwm_set_voltage(3300);
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32F103", 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);
while (1)
{
adcx = adc_get_result();
lcd_show_xnum(134, 110, adcx, 5, 16, 0, BLUE);
temp = (float)adcx * (3.3 / 4096);
adcx = temp;
lcd_show_xnum(134, 130, adcx, 1, 16, 0, BLUE);
temp -= adcx;
temp *= 1000;
lcd_show_xnum(150, 110, temp, 3, 16, 0x80, BLUE);
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */
delay_ms(100);
}
}
到这里我们的实验代码就编写完毕了。
风语者!平时喜欢研究各种技术,目前在从事后端开发工作,热爱生活、热爱工作。