上一篇笔记中学习了ADC驱动，STM32MP157 也有DAC外设，DAC也使用的IIO驱动框架。本章就来学习一下如下在Linux下使用STM32MP157上的DAC。

DAC简介

ADC是模数转换器，负责将外界的模拟信号转换为数字信号。DAC刚好相反，是数模转换器，负责将SOC的数字信号转换为模拟信号。

STM32MP157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，每个通道都有独立的转换器。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+(同ADC共用)以获得更精确的转换结果。STM32MP157的DAC模块主要特点有：

1. 1个DAC 接口，最大两个DAC输出通道。
2. 12位模式下数据左对齐或者右对齐。
3. 同步更新功能。
4. 噪声波、三角波形生成。
5. 外部触发。
6. 双DAC通道同时或者分别转换。
7. 每个通道都有DMA功能。
8. 输入参考电压VREF+。
9. ……

STM32MP157 DAC框图如下图所示：

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，DAC_OUT1对应PA4引脚，DAC_OUT2对应PA5引脚。正点原子STM32MP157开发板使用DAC_OUT1，引脚为PA4。

DAC驱动源码分析

设备树下的DAC节点

stm32mp151.dtsi文件中的dac节点信息如下：

第2行，compatible属性值为“st,stm32h7-dac-core”，所以在整个Linux源码里面搜索这个字符串即可找到STM32MP157的DAC驱动核心文件，这个文件就是drivers/iio/dac/stm32-dac-core.c。

第11、18行，compatible属性值“st,stm32-dac”，搜索这个字符串，可以找到ADC驱动文件，这个文件就是drivers/iio/dac/stm32-dac.c。

关于STM32MP157的DAC节点更为详细的信息请参考对应的绑定文档：Documentation/devicetree/bindings/iio/dac/st,stm32-dac.txt。接下来简单分析一下绑定文档，后面需要根据绑定文档修改设备树，使能DAC对应的通道。

DAC首先需要一个根节点，DAC根节点属性如下：

1、必要属性

• compatible：兼容性属性，必须的，可以设置为“st,stm32h7-dac-core”。
• reg：DAC控制器寄存器信息。
• clocks：时钟。
• clock-names：时钟名字，必须为“pclk”。
• vref-supply：此属性对应vref参考电压句柄。
• address-cells：设置为1。
• size-cells：设置为0。

2、可选属性

• ：pinctrl 引脚配置信息。
• resets：复位句柄。

STM32MP157有两个DAC通道，每个DAC通道对应一个子节点，DAC子节点相关属性
如下：

• compatible：兼容性属性，必须的，可以设置为“st,stm32-dac”。
• reg：不同ADC控制器寄存器地址偏移信息。
• io-channel-cells：设置为1。

DAC驱动源码分析

STM32MP157 DAC驱动文件也有两个：stm32-dac-core.c和stm32-dac.c。stm32-dac-core.c是DAC核心层，主要用于DAC时钟、电源等初始化。需要重点关注的是stm32-dac.c这个文件。stm32-adc.c主体框架是platform，配合IIO驱动框架实现DAC驱动。

stm32_dac结构体

首先来看一下stm32_dac结构体，内如如下：

stm32_dac结构体很简单，比上一章的stm32_adc结构体要简单很多，只有一个stm32_dac_common成员变量，内容如下：

可以看出，DAC驱动也采用了regmap API。

stm32_dac_probe函数

接下来看一下stm32_dac_probe函数，内容如下(有省略)：

第12行，调用devm_iio_device_alloc函数申请iio_dev，这里也连stm32_dac内存一起申请
了。

第17行，调用iio_priv函数从iio_dev里面得到stm32_dac首地址。

第19-23行，初始化iio_dev，重点是第22行的stm32_dac_iio_info，因为用户空间读取或设置DAC数据最终就是由stm32_dac_iio_info来完成的。

第25行，调用stm32_dac_chan_of_init函数设置DAC通道。

第36行，调用iio_device_register函数向内核注册iio_dev。

同样的stm32_dac_probe函数核心就是初始化DAC，然后建立DAC的IIO驱动框架。

stm32_dac_iio_info结构体

stm32_dac_iio_info结构体内容如下所示：

第2行，stm32_dac_read_raw函数用于读取DAC信息，读取DAC原始数据值、分辨率等。

第3行，stm32_dac_write_raw函数用于设置DAC值。

stm32_dac_read_raw和stm32_dac_write_raw函数内容如下：

第1-17行，stm32_dac_read_raw函数，读取DAC的原始值以及分辨率，非常简单。

第19-31行，stm32_dac_write_raw函数，向DAC写入原始值，也就是设置DAC。

硬件原理图分析

DAC原理图如下：

上一章讲ADC的时候，说了JP2是一个3P的排针，用来设置ADC连接可调电位器还DAC。本章学习使用DAC，因此可以使用跳线帽将JP2的1,2引脚连接起来。也就是将DAC和ADC连接在一起，如下图所示：

可以编写应用程序设置DAC，然后再使用ADC采集回去。正点原子STM32MP157开发板使用了DAC通道 1，引脚为PA4。

DAC驱动编写

修改设备树

DAC驱动ST已经编写好了，只需要修改设备树即可。首先在stm32mp15-pinctrl.dtsi文件中添加DAC使用的PA4引脚配置信息：

示例代码 58.4.1.1 PA4 引脚配置信息 
1 dac_ch1_pins_a: dac-ch1 {
2     pins {
3         pinmux = <STM32_PINMUX('A', 4, ANALOG)>;
4     };
5 };

接下来在stm32mp157d-atk.dts文件中向根节点添加vdd子节点信息，内容如下：

示例代码 58.4.1.2 vdd 子节点 
1 v3v3: regulator-3p3v {
2     compatible = "regulator-fixed";
3     regulator-name = "v3v3";
4     regulator-min-microvolt = <3300000>;
5     regulator-max-microvolt = <3300000>;
6     regulator-always-on;
7     regulator-boot-on;
8 };

最后在stm32mp157d-atk.dts 文件中向 adc 节点追加一些内容，内容如下：

示例代码 58.4.1.3 adc 节点
1 &dac {
2     pinctrl-names = "default";
3     pinctrl-0 = <&dac_ch1_pins_a>; 
4     vref-supply = <&v3v3>; 
5     status = "okay";
6     dac1: dac@1 {
7         status = "okay"; 
8     };
9 };

第3行，配置dac引脚。

第4行，设置电压属性。

第6-8行，dac1子节点，设置很简单，直接将status属性设置为“okay”即可。

使能DAC驱动

同样的，使能Linux内核中的ST32MP157 DAC驱动，打开Linux内核配置界面，配置路
径如下：

-> Device Drivers -> Industrial I/O support (IIO [=y]) -> Digital to analog converters -> <*>STMicroelectronics STM32 DAC //使能 STM32 DAC

如下图所示：

编写测试APP

编译修改后的设备树，然后使用新的设备树启动系统。进入/sys/bus/iio/devices目录下，此目录下就有DAC对应的iio设备：iio:deviceX，本章例程如下图所示：

上图中有两个IIO设备：iio:device0和iio:device1，可以依次进入这两个目录查
看分别对应什么外设。教程中当前所使用的开发板中iio:device0为ADC(上一章实验使能的 ADC驱动)，iio:device1为本章使能的DAC设备。

进入“iio:device1”目录，内容如下图所示：

标准的IIO设备文件目录，只关心三个文件：

• out_voltage1_powerdown：DAC输出使能文件，写0打开DAC，写1关闭DAC，默认为1，也就是关闭DAC。
• out_voltage1_raw：DAC1通道 1原始值文件。
• out_voltage1_scale：DAC1比例文件(分辨率)，单位为mV。实际输出电压值(mV)=out_voltage1_raw * out_voltage1_scale。out_voltage1_scale默认值如下图所示：

从上图可以看出，out_voltage1_scale默认为0.805664062。

DAC1默认12位，因此可设置范围为0-4095。向out_voltage1_raw写入2000，命令如下：

echo 0 > /sys/bus/iio/devices/iio:device1/out_voltage1_powerdown //开启 DAC echo 2000 > /sys/bus/iio/devices/iio:device1/out_voltage1_raw //设置 DAC

此时DAC输出的理论电压值为2000*0.805664062≈1611.328mV。
那么DAC输出是否正确呢？直接使用上一章编写的adcAPP.c读取DAC引脚电压值就行了。这里注意，一定要先按照之前的连接示意图所示，将JP2的右边两根排针连接起来，也就是将DAC和ADC引脚连接在一起。

运行上一章的adcApp.c，结果如下图所示：

从上图可以看出，ADC采集到的电压为1.61V，和设置的DAC理论值基本一致。这里要注意，DAC1是12位的，而ADC是16位的，因此可以看到他们的原始值会不一样。

接下来编译一个简单的DAC测试APP，APP等待用户输入DAC原始值，一旦用户输入以后就调用ADC来采集DAC输出的电压值，最后将DAC理论值与ADC采集到的实际值打印出来，看一下是否正确。

这里的过程基本相似，先设置char字符数组指针file_path放置iio框架对应的文件路径，并enum对应的文件索引，然后设置dac的设备结构体，存一下raw、scale和act就可以了。

之后编写file_data_read，是一样的操作，fopen打开然后fscanf扫描，遇到EOF就fseek调到头然后fclose。

之后写dac_add_dac_read函数来获取ADC、DAC数据，这里就是file_data_read然后atoi、atof得到原始值和比例，之后经过换算把实际值存到dac_dev结构体指针dev的adc_act成员变量中；之后同样方法获取DAC的理论真实值存到dev->dac_act中。

之后编写dac_enable，里面就是system来调用控制台进而使能DAC。dac_disable也是同理。

之后编写dac_set函数，设置DAC，这里就是sprintf将传入的value转为字符串，然后fopen打开文件，fseek把文件指针调整到文件头，fwrite写入转为字符串的value，之后fclose关闭文件。

最后写main函数，argc就1个，首先要dac_enable使能DAC，之后再while中scanf获取输入的目标dac设置值，然后通过fgets来获取输入值，之后dac_set把这个值传给DAC，调用dac_add_dac_read来获取数据，成功后就打印当前dac和adc值。

运行测试

编译驱动程序和测试APP

输入如下编译dacApp.c这个测试程序：

arm-none-linux-gnueabihf-gcc -march=armv7-a -mfpu=neon -mfloat-abi=hard dacApp.c -o dacApp

编译成功以后就会生成dacApp这个应用程序。

运行测试

注意，在测试之前一定要先按照接线示意图所示，将JP2跳线帽接到右边，也就是将ADC1_CH19通道连接到开发板上DAC1引脚上！

输入如下命令，使用dacApp测试程序：

./dacApp

APP运行以后会等待输入要设置的DAC值，每输入一次就会自动打印出ADC采集到的实际ADC值以及DAC的理论值，如下图所示：

上图中设置了0、500、1000、2000、3000和4095共6个DAC原始值，可以看出DAC设置的理论值和ADC采集到的实际值基本一致。

总结

DAC和ADC总体就很接近，都是ST官方已经写好了驱动，总体就是platform驱动加上regmap配合IIO驱动来完成。