【RTT-Studio】详细使用教程三：DAC模拟输出

文章目录

一、简介

本文将基于STM32F407VET6介绍，如何使用RT-Thread Studio开发环境下使用DAC设备。并且DAC的相关介绍在另外一篇博客中介绍到，如果想对DAC有一个更加深刻的了解，可以参考下面这篇文章。

【STM32】RTT-Studio中HAL库开发教程四：DAC+DMA输出波形

二、RTT时钟配置

由于使用RTT生成的工程默认使用的是系统内部时钟，便于我们对时间的控制，所以通常会使用外部时钟，因此需要对工程中的时钟进行更改，更改内容如下：

打开RT-Thread Studio软件新建基于芯片的项目，并使用外部时钟系统。
在drv_clk.c文件中添加时钟配置函数，并且注释内部时钟的调用。

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

    /** Configure the main internal regulator output voltage
     */
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
    __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

    /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
     */
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
     */
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
            | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

void clk_init(char *clk_source, int source_freq, int target_freq)
{
//    system_clock_config(target_freq);
    SystemClock_Config();
}

三、DAC初始化配置

1.打开DAC驱动框架
在RT-Thread Setting 中借助图形化配置工具打开软件DAC的驱动框架，如下图所示：
在这里插入图片描述
2.定义DAC宏定义
在board.h文件中添加DAC的宏定义，从而保证能够使用DAC的相关驱动函数。

/*-------------------------- DAC CONFIG BEGIN --------------------------*/

/** if you want to use DAC you can use the following instructions.
 *
 * STEP 1, open DAC driver framework support in the RT-Thread Settings file
 *
 * STEP 2, define macro related to the DAC
 *                 such as     #define BSP_USING_DAC1
 *
 * STEP 3, copy your DAC init function from stm32xxxx_hal_msp.c generated by stm32cubemx to the end of board.c file
 *                 such as     void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* hdac)
 *
 * STEP 4, modify your stm32xxxx_hal_config.h file to support DAC peripherals. define macro related to the peripherals
 *                 such as     #define HAL_DAC_MODULE_ENABLED
 *
 */

#define BSP_USING_DAC1

/*-------------------------- DAC CONFIG END --------------------------*/

3.编写DAC初始化代码
可以使用STM32CubeMx自动生成代码，也可以自己编写初始化代码，使能DAC1和DAC2。然后将生成的函数HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle)复制到board.c文件中进行初始化。

void HAL_DAC_MspInit(DAC_HandleTypeDef* dacHandle)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    if(dacHandle->Instance==DAC)
    {
        /* DAC clock enable */
        __HAL_RCC_DAC_CLK_ENABLE();

        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
        /**DAC GPIO Configuration
        PA4     ------> DAC_OUT1
        PA5     ------> DAC_OUT2
        */
        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5;
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    }
}

4.打开STM32宏定义
在driver中的stm32f4xx_hal_conf.h中DAC宏定义打开。
在这里插入图片描述

四、驱动代码编写

1.dac.c
主要包含两个函数，int set_dac_output(uint32_t dac_value, uint8_t channel)和void close_dac_output(uint8_t channel)，设置通道和输出电压，以及关闭通道的输出函数。参考电压：2.5V为参考，最大输出2.5V。

#include "dac.h"

/**
 * @brief 设置DAC输出电压
 * @param dac_value DAC值
 * @param channel 通道
 * @return
 */
int set_dac_output(uint32_t dac_value, uint8_t channel)
{
    rt_dac_device_t dac_dev;
    rt_uint32_t value, vol;
    rt_err_t ret = RT_EOK;

    /* 查找设备 */
    dac_dev = (rt_dac_device_t)rt_device_find(DAC_DEV_NAME);
    if (dac_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("dac sample run failed! can't find %s device!\n", DAC_DEV_NAME);
        return RT_ERROR;
    }

    /* 打开通道 */
    ret = rt_dac_enable(dac_dev, channel);

    /* 设置输出值 */
    value = dac_value;
    if (value > 4095)
    {
        value = 4095;
    }
    rt_dac_write(dac_dev, channel, value);
    rt_kprintf("the value is :%d \n", value);

    /* 转换为对应电压值 */
    vol = value * REFER_VOLTAGE / CONVERT_BITS;
    rt_kprintf("the voltage is :%d.%02d \n", vol / 100, vol % 100);

    return ret;
}


/**
 * @brief 关闭DAC输出
 * @param channel 通道
 */
void close_dac_output(uint8_t channel)
{
    rt_dac_device_t dac_dev;

    /* 查找设备 */
    dac_dev = (rt_dac_device_t)rt_device_find(DAC_DEV_NAME);
    if (dac_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("dac sample run failed! can't find %s device!\n", DAC_DEV_NAME);
        return RT_ERROR;
    }

    rt_dac_disable(dac_dev, channel);
}

2.dac.h

#ifndef APPLICATIONS_DAC_H_
#define APPLICATIONS_DAC_H_

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <drv_common.h>
#include <stdlib.h>

#define DAC_PORT    GPIOA
#define DAC_PIN     GPIO_PIN_5          // dac引脚号 -- DAC1_OUT2


#define DAC_DEV_NAME        "dac1"      // DAC 设备名称
#define DAC_DEV_CHANNEL_1   1           // DAC 通道1
#define DAC_DEV_CHANNEL_2   2           // DAC 通道2
#define REFER_VOLTAGE       250         // 参考电压 2.5V,数据精度乘以100保留2位小数
#define CONVERT_BITS        (1 << 12)   // 转换位数为12位


extern int set_dac_output(uint32_t dac_value, uint8_t channel);
extern void close_dac_output(uint8_t channel);

#endif /* APPLICATIONS_DAC_H_ */

3.main.c
主要是设置DAC的输出值和通道，然后进行DAC的输出。

#include <rtthread.h>

#define DBG_TAG "main"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>

#include "dac.h"

int main(void)
{
    int count = 1;

    while (count)
    {
        set_dac_output(2048, 1);
        set_dac_output(4095, 2);
        rt_thread_mdelay(3000);
    }

    return RT_EOK;
}

五、测试验证

通过示波器可以观察到输出的波形，两个通道的电压分别是2.52V和1.3V，和我们设置的参数基本上一直，设置的4095为输出电压2.5V，2048则是1.25V，测试的会存在一定的电压误差，所以两者不是完全相等。测试波形如下：
在这里插入图片描述