STM32单片机ADC与DAC应用：模拟信号处理的利器，让你的单片机感知世界

# 1. STM32 ADC 和 DAC 基础**

**1.1 ADC 和 DAC 简介**
- ADC（模数转换器）：将模拟信号转换为数字信号。
- DAC（数模转换器）：将数字信号转换为模拟信号。

**1.2 STM32 ADC 和 DAC 特性**
- STM32 微控制器集成了高性能 ADC 和 DAC。
- ADC：支持多通道、高采样率、低功耗。
- DAC：支持多通道、高分辨率、低失真。

# 2. ADC 原理与应用

### 2.1 ADC 架构和采样原理

**ADC 架构**

STM32 ADC 采用逐次逼近寄存器 (SAR) 架构，该架构包括以下主要组件：

- **采样保持 (S/H)**：在采样时将模拟输入信号保持在恒定值。
- **比较器**：将采样后的信号与参考电压进行比较。
- **逐次逼近寄存器 (SAR)**：根据比较结果，逐步逼近模拟输入信号的数字表示。

**采样原理**

ADC 采样过程如下：

1. **采样**：S/H 电路将模拟输入信号采样并保持在恒定值。
2. **比较**：比较器将采样后的信号与参考电压进行比较，输出一个数字信号（0 或 1）。
3. **逼近**：SAR 寄存器根据比较结果，逐步逼近模拟输入信号的数字表示。

### 2.2 ADC 配置和校准

**ADC 配置**

ADC 配置涉及以下参数：

- **采样率**：ADC 采样的速度，单位为采样/秒 (sps)。
- **参考电压**：ADC 比较采样信号时使用的参考电压。
- **分辨率**：ADC 输出的数字信号的位数，决定了模拟输入信号的精度。
- **触发源**：触发 ADC 采样的事件或信号。

**ADC 校准**

ADC 校准可提高 ADC 的精度和准确度。STM32 ADC 提供以下校准选项：

- **偏移校准**：校准 ADC 的偏移电压，以消除零点误差。
- **增益校准**：校准 ADC 的增益，以消除满量程误差。

### 2.3 ADC 数据采集与处理

**ADC 数据采集**

ADC 数据采集涉及以下步骤：

1. **配置 ADC**：设置采样率、参考电压、分辨率和触发源。
2. **启动 ADC 采样**：使用触发源或软件命令启动 ADC 采样。
3. **读取 ADC 数据**：从 ADC 寄存器读取采样的数字数据。

**ADC 数据处理**

ADC 采样的数字数据需要进行处理，以获得有意义的信息。数据处理步骤包括：

- **滤波**：去除 ADC 数据中的噪声和干扰。
- **缩放**：将 ADC 数据转换为与物理量相对应的值。
- **单位转换**：将 ADC 数据转换为所需的单位。

# 3. DAC 原理与应用**

### 3.1 DAC 架构和输出原理

**DAC 架构**

DAC（数字-模拟转换器）是一种将数字信号转换为模拟信号的电子器件。STM32 微控制器中的 DAC 通常采用电流转向型架构，其原理如下：

- **电流源阵列：**由一组加权电流源组成，每个电流源对应一个数字输入位。
- **电流开关：**将电流源连接到输出缓冲器。
- **输出缓冲器：**将电流信号转换为电压信号。

**输出原理**

DAC 的输出原理如下：

1. 数字输入信号被解码为一组二进制位。
2. 每个二进制位控制相应的电流源开关。
3. 打开的电流源将电流输出到输出缓冲器。
4. 输出缓冲器将电流信号转换为电压信号，输出到外部电路。

### 3.2 DAC 配置和校准

**DAC 配置**

STM32 DAC 的配置涉及以下步骤：

1. **时钟配置：**设置 DAC 的时钟源和时钟频率。
2. **触发配置：**设置 DAC 的触发源和触发模式。
3. **输出模式配置：**选择 DAC 的输出模式（单次、连续或双缓冲）。
4. **数据格式配置：**设置 DAC 的数据格式（8 位、10 位或 12 位）。

**DAC 校准**

DAC 校准是调整 DAC 输出以匹配其额定值的过程。STM32 微控制器提供以下校准选项：

- **偏移校准：**调整 DAC