stm32f407 利用DAC产生sin波形通过DMA

STM32F407是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款高性能、低功耗的微控制器，属于Cortex-M4内核系列。在这款芯片中，数字模拟转换器（DAC）是一个非常重要的外设，它允许我们将数字信号转换为模拟信号，广泛应用于音频输出、波形发生器和控制系统等领域。本主题主要关注如何利用STM32F407的DAC和DMA（直接存储器访问）功能来生成256位的正弦波形，并通过定时器触发，以41kHz的频率输出。 我们要了解STM32F407的DAC模块。它通常包含两个独立的通道，每个通道都可以配置为单端或差分输出。在本案例中，我们可能只用到一个通道来生成正弦波。DAC的工作原理是将输入的数字值转换为相应的模拟电压，其分辨率由内部参考电压决定。对于STM32F407，DAC的分辨率通常为12位，这意味着它可以表示2^12（即4096）个不同的电压等级。 接着，我们来看DMA。DMA是一种高效的数据传输方式，它可以不经CPU干预，直接在内存和外设之间传输数据。在STM32F407中，有多个DMA控制器通道可供选择，每个通道可以连接到不同的外设，包括DAC。使用DMA与DAC配合，可以在连续模式下连续地更新DAC的转换寄存器，从而实现连续波形输出。 为了生成256位的正弦波，我们需要首先创建一个256项的正弦函数查找表（LUT，Lookup Table）。这个查找表包含了从0到2π范围内的正弦值，每个值对应于一个12位的数字，代表对应的模拟电压。由于2π范围对应360度，256个点大约覆盖了90度的弧度，这样可以实现一个周期的正弦波形。 接下来，设置定时器来触发DMA传输。定时器可以选择PWM模式，当定时器的计数器到达预设值时，产生一个更新事件，触发DMA传输下一个正弦波形样本到DAC。为了得到41kHz的频率，我们需要根据定时器的时钟频率和分频因子计算合适的定时器周期。例如，如果系统时钟为72MHz，我们可以设置分频因子为72，使得定时器频率为1MHz，然后设置定时器周期为41us（1MHz / 41kHz = 24us，考虑到溢出时间，可能需要稍微增加一点），从而满足41kHz的输出频率。 配置DMA时，我们需要选择正确的通道，将源地址设置为正弦函数查找表的首地址，目标地址设置为DAC的转换寄存器地址。还需要设置传输长度为256，因为我们的LUT有256个元素。同时，启用DMA的循环模式，以便在传输完一个周期后自动重新开始。 启动定时器和DMA，程序就会自动按照设定的频率和波形在DAC上生成正弦波。通过调整定时器的预分频因子和计数器值，可以改变波形的频率。同时，通过修改查找表中的数据，还可以生成不同幅度和相位的正弦波。 总结起来，STM32F407利用DAC和DMA生成41kHz正弦波的关键步骤包括：构建正弦函数查找表、配置定时器、设置DMA参数以及启动定时器和DMA传输。这种方法不仅减少了CPU的负担，还能够实现高精度、高频率的波形输出。在实际应用中，这种技术常用于音频信号生成、物理模拟以及其他需要模拟信号输出的场合。