目录

前言

一、DAC 概述

1.主要特点

2.工作原理

3.DAC通道框图

二、DAC 的配置与使用

1.硬件连接

2.软件配置

3.应用实例：模拟电压输出

三、DAC 的高级应用

1.三角波的生成 

2.噪音生成

四、DAC 的应用注意事项

1.参考电压选择

2.输出负载能力

3.噪声和干扰抑制

五、总结

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前言

    在嵌入式系统开发中，STM32 系列微控制器以其强大的性能和丰富的外设资源而备受开发者青睐。其中，STM32F429 中的数模转换器（DAC）为实现模拟信号输出提供了便捷的解决方案。本文将详细介绍 STM32F429 的 DAC 功能，并结合实际应用实例展示其在嵌入式系统中的强大作用。

一、DAC 概述

STM32F429 的 DAC 是一种 12 位数字模拟转换器，具有两个独立的输出通道。它可以将数字信号转换为模拟电压输出，广泛应用于音频输出、传感器信号模拟、波形生成等领域。

1.主要特点

• 12 位分辨率：能够提供较高的转换精度，满足大多数应用的需求。
• 两个独立通道：可以同时输出两个不同的模拟信号，提高系统的灵活性。
• 多种输出模式：支持正常模式、三角波生成模式和噪声生成模式，满足不同的应用场景。
• 数据对齐方式可选：可以根据需要选择左对齐或右对齐的数据格式。
• 触发源丰富：可以通过软件触发、外部事件触发或定时器触发等方式启动转换。

2.工作原理

• DAC 接收数字输入值，并通过内部的电阻网络将其转换为模拟电压输出。数字输入值的范围为 0 到 4095（12 位），对应的模拟输出电压范围由参考电压决定。
• 在正常模式下，DAC 根据数字输入值直接输出相应的模拟电压。在三角波生成模式下，DAC 自动生成连续的三角波输出。在噪声生成模式下，DAC 输出带有随机噪声的模拟信号。

3.DAC通道框图

二、DAC 的配置与使用

1.硬件连接

• STM32F429 的 DAC 输出引脚通常需要连接到外部的模拟电路或负载。在连接时，需要注意输出电压范围和负载能力，以确保输出信号的准确性和稳定性。
• 为了获得更好的性能，建议在 DAC 输出引脚附近添加适当的滤波电容，以减少噪声和干扰。

2.软件配置

• 开启 DAC 时钟：在使用 DAC 之前，需要先开启相应的时钟。可以通过 RCC（Reset and Clock Control）寄存器来配置时钟源和时钟分频系数。
• 初始化 DAC：使用 STM32 的库函数对 DAC 进行初始化，包括设置工作模式、数据对齐方式、触发源等参数。
• 设置输出值：通过向 DAC 的数据寄存器写入数字值，来控制模拟输出电压的大小。可以使用软件触发或外部触发方式启动转换。

3.应用实例：模拟电压输出

以下是一个简单的示例代码，展示了如何使用 STM32F429 的 DAC 输出模拟电压：

#include "stm32f4xx.h"

int main(void)
{
    // 开启 DAC 时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);

    // 初始化 DAC
    DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;
    DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;
    DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;
    DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0;
    DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;
    DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);

    // 使能 DAC
    DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);

    // 设置输出值
    DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 2048);

    while (1)
    {
    }
}

在上述代码中，首先开启了 DAC 的时钟，然后初始化 DAC 为正常模式，输出缓冲器使能。接着，通过设置输出值为 2048，使 DAC 输出大约一半参考电压的模拟电压。

三、DAC 的高级应用

1.三角波的生成 

STM32F429 的 DAC 可以通过设置工作模式为三角波生成模式，自动生成连续的三角波输出。以下是一个示例代码： 

#include "stm32f4xx.h"

int main(void)
{
    // 开启 DAC 时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);

    // 初始化 DAC
    DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;
    DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;
    DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Triangle;
    DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0;
    DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;
    DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);

    // 使能 DAC
    DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);

    while (1)
    {
    }
}

在这个例子中，DAC 被配置为三角波生成模式，无需软件干预即可自动输出三角波。

2.噪音生成

DAC 还可以生成带有随机噪声的模拟信号，这在一些需要模拟噪声源的应用中非常有用。以下是一个噪声生成的示例代码：

#include "stm32f4xx.h"

int main(void)
{
    // 开启 DAC 时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);

    // 初始化 DAC
    DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;
    DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;
    DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Noise;
    DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0;
    DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;
    DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);

    // 使能 DAC
    DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);

    while (1)
    {
    }
}

通过设置 DAC 的工作模式为噪声生成模式，DAC 将输出带有随机噪声的模拟信号。

四、DAC 的应用注意事项

1.参考电压选择

• DAC 的输出电压范围由参考电压决定。在选择参考电压时，需要考虑输出精度、稳定性和功耗等因素。通常，可以使用外部高精度参考电压源或内部参考电压。
• 如果使用内部参考电压，需要注意其精度和温度稳定性可能不如外部参考电压源。在对输出精度要求较高的应用中，建议使用外部参考电压源。

2.输出负载能力

• DAC 的输出引脚具有一定的负载能力，但在连接外部负载时，需要注意负载的大小和特性，以避免影响输出信号的准确性和稳定性。
• 如果负载较大，可以考虑使用运算放大器等缓冲电路来提高 DAC 的驱动能力。

3.噪声和干扰抑制

• 在实际应用中，DAC 的输出信号可能会受到噪声和干扰的影响。为了提高信号的质量，可以采取以下措施：
• 在硬件设计上，合理布局 PCB，减少电源噪声和电磁干扰。
• 在软件上，可以使用数字滤波算法对输出信号进行处理，去除噪声和干扰。

五、总结

    STM32F429 的 DAC 是一个功能强大的外设，能够为嵌入式系统提供模拟信号输出。通过合理的配置和使用，可以实现各种应用，如音频输出、传感器信号模拟、波形生成等。在使用 DAC 时，需要注意参考电压选择、输出负载能力和噪声干扰抑制等问题，以确保输出信号的准确性和稳定性。希望本文对大家在使用 STM32F429 的 DAC 时有所帮助。