STM32单片机DAC编程：掌握数模转换原理，输出模拟信号驾轻就熟

# 1. STM32单片机DAC概述

STM32单片机集成了数模转换器（DAC），可将数字信号转换为模拟信号。DAC在工业控制、数据采集和音频处理等领域有着广泛的应用。

DAC的基本原理是通过将数字输入转换为模拟电压或电流输出。STM32单片机中的DAC通常采用逐次逼近寄存器（SAR）架构，通过逐次比较和调整内部参考电压来实现高精度的数模转换。

# 2. DAC数模转换原理

### 2.1 DAC的基本原理和架构

**基本原理**

数模转换器（DAC）是一种将数字信号转换为模拟信号的电子器件。它将输入的数字值转换为相应的模拟电压或电流输出。DAC的基本原理是利用数字输入值对模拟输出进行加权求和，从而生成模拟信号。

**架构**

典型的DAC架构包括以下组件：

* **数字输入寄存器：**存储输入的数字值。
* **加权求和器：**将数字输入值与各自的权重相乘，然后求和。
* **输出缓冲器：**放大和滤波加权求和器的输出，产生最终的模拟输出。

### 2.2 DAC的性能指标和选型

**性能指标**

DAC的性能指标包括：

* **分辨率：**DAC输出模拟信号的精度，以位数表示。
* **转换速度：**DAC转换数字输入为模拟输出的速度，以每秒转换次数（SPS）表示。
* **线性度：**DAC输出模拟信号与输入数字值之间的线性度。
* **失调误差：**DAC输出模拟信号与理想输出之间的偏移量。
* **噪声：**DAC输出模拟信号中的噪声电平。

**选型**

选择DAC时，需要考虑以下因素：

* **应用要求：**所需的精度、转换速度和线性度。
* **接口类型：**与微控制器或其他设备的接口类型。
* **封装：**DAC的封装尺寸和引脚数。
* **成本：**DAC的成本和可用性。

### 代码示例：STM32 DAC初始化配置

#include "stm32f4xx_hal.h"

void DAC_Init(void) {
  // 使能 DAC 时钟
  __HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();

  // 配置 DAC 通道 1
  DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
  sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE;
  sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE;
  HAL_DAC_Init(&hdac, &sConfig);

  // 设置 DAC 输出电压为 0V
  HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 0);
}

**代码逻辑分析**

* `__HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE()`：使能 DAC 时钟。
* `HAL_DAC_Init(&hdac, &sConfig)`：初始化 DAC 通道 1，配置触发器、输出缓冲器等参数。
* `HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 0)`：设置 DAC 输出电压为 0V。

# 3.1 DAC寄存器配置

### DAC寄存器概述

STM32单片机的DAC外设包含多个寄存器，用于配置和控制DAC的功能。主要寄存器包括：

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| DAC_CR | 控制寄存器，用于使能/禁用DAC、设置触发模式和软件触发 |
| DAC_SWTRGR | 软件触发寄存器，用于软件触发DAC转换 |
| DAC_DHR12R1 | 12位数据保持寄存器，用于设置DAC输出值 |
| DAC_DHR12L1 | 12位数据保持寄存器，用于设置DAC输出值 |
| DAC_DHR8R1 | 8位数据保持寄存器，用于设置DAC输出值 |
| DAC_DOR1 | 数据输出寄存器，包含当前DAC输出值 |
| DAC_SR | 状态寄存器，包含DAC中断标志和错误标志 |

### DAC配置步骤

配置DAC寄存器需要遵循以下步骤：

1. **使能DAC外设：**设置DAC_CR寄存