STM32单片机DAC编程：将数字信号转换为模拟信号，控制嵌入式世界

# 1. STM32 DAC概述**

STM32 DAC（数模转换器）是一种外设，用于将数字信号转换为模拟信号。它在各种应用中发挥着至关重要的作用，包括音频生成、传感器接口和电机控制。

STM32 DAC具有多种特性，包括：

- 多个通道，允许同时输出多个模拟信号
- 高分辨率，提供精确的模拟信号输出
- 可编程采样率，以适应不同的应用要求
- 低功耗，适用于电池供电设备

# 2. DAC编程理论基础**

## 2.1 DAC架构和原理

**DAC架构**

STM32 DAC外设是一个12位数字模拟转换器，具有以下架构：

- **数字输入：**接收数字信号，表示要转换的模拟值。
- **DAC核：**将数字信号转换为模拟电压。
- **模拟输出：**输出转换后的模拟电压。

**DAC原理**

DAC的转换过程涉及以下步骤：

1. 数字输入被存储在DAC寄存器中。
2. DAC核根据寄存器中的值生成一个模拟电压。
3. 模拟电压输出到模拟输出引脚。

## 2.2 DAC编程接口和寄存器

**DAC编程接口**

STM32 DAC外设通过以下接口进行编程：

- **寄存器：**用于控制DAC配置和数据传输。
- **DMA：**用于在DAC和内存之间传输数据。
- **中断：**用于通知处理器DAC事件。

**DAC寄存器**

DAC外设包含多个寄存器，用于控制其功能：

- **CR：**控制寄存器，用于使能DAC、设置触发源和中断。
- **DHR：**数据保持寄存器，用于存储要转换的数字值。
- **DOR：**数据输出寄存器，用于读取转换后的模拟值。
- **SR：**状态寄存器，用于指示DAC状态和中断标志。

**代码块 2.1：DAC寄存器结构**

typedef struct {
  uint32_t CR;
  uint32_t DHR12R1;
  uint32_t DHR12L1;
  uint32_t DHR8R1;
  uint32_t DHR12R2;
  uint32_t DHR12L2;
  uint32_t DHR8R2;
  uint32_t DHR12RD;
  uint32_t DHR12LD;
  uint32_t DHR8RD;
  uint32_t DOR1;
  uint32_t DOR2;
  uint32_t SR;
} DAC_TypeDef;

**逻辑分析：**

此代码定义了DAC外设的寄存器结构。每个寄存器都有一个特定的功能，例如：

- `CR`：控制寄存器，用于使能DAC、设置触发源和中断。
- `DHR12R1`：12位右对齐数据保持寄存器 1。
- `DHR12L1`：12位左对齐数据保持寄存器 1。
- `DHR8R1`：8位右对齐数据保持寄存器 1。
- `DHR12R2`：12位右对齐数据保持寄存器 2。
- `DHR12L2`：12位左对齐数据保持寄存器 2。
- `DHR8R2`：8位右对齐数据保持寄存器 2。
- `DHR12RD`：12位右对齐数据保持寄存器（双缓冲）。
- `DHR12LD`：12位左对齐数据保持寄存器（双缓冲）。
- `DHR8RD`：8位右对齐数据保持寄存器（双缓冲）。
- `DOR1`：数据输出寄存器 1。
- `DOR2`：数据输出寄存器 2。
- `SR`：状态寄存器，用于指示DAC状态和中断标志。

# 3. DAC编程实践**

### 3.1 DAC初始化和配置

**初始化步骤：**

1. 使能DAC时钟：通过RCC寄存器组配置DAC时钟。
2. 配置DAC引脚：将DAC引脚配置为模拟输出模式。
3. 配置DAC控制寄存器：设置DAC控制寄存器（DAC_CR）以配置DAC模式、触发源和输出缓冲区。

**配置参数：**

| 参数 | 描述 |
|---|---|
| DAC_CR | DAC控制寄存器 |
| DAC_CR_EN | 使能DAC |
| DAC_CR_TSEL | 触发源选择 |
| DAC_CR_BOFF | 输出缓冲区关闭 |

**代码示例：**

// 使能DAC时钟
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_DACEN;

// 配置DAC引脚
GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODE5_1; // PA5设置为模拟输出

// 配置DAC控制寄存器
DAC->CR = DAC_CR_EN | DAC_CR_TSEL_0 | DAC_CR_BOFF;

### 3.2 DAC数据传输和缓冲

**数据传输方式：**

1. **软件触发：**通过软件写入DAC数据寄存器（DAC_DHR）触发数据传输。
2. **硬件触发：**使用外部触发源（如定时器）触发数据传输。

**缓冲区：**

DAC具有双缓冲区，允许在传输数据时更新数据寄存器。这可以消除数据传输期间的音频失真。

**代码示例：**

// 软件触发