stm32cubemx使用DAC+DMA输出1khz正弦波

<think>好的，用户的问题是关于如何使用STM32的DAC、定时器和DMA来输出正弦波，需要示例代码和配置教程。首先，我需要回忆一下相关的知识。STM32的DAC模块可以将数字信号转换为模拟电压，而定时器可以触发DAC的转换，DMA则能自动传输数据，减轻CPU负担。 用户提供的引用资料里提到，DAC需要定时器的触发信号，DMA负责传输预先计算的正弦波数据到DAC的数据寄存器。需要配置三个部分：定时器、DAC和DMA。根据引用2中的步骤，配置定时器生成触发信号，DAC响应触发，DMA传输数据。 首先，生成正弦波数据数组。需要考虑DAC的分辨率，比如12位，所以数组元素范围是0到4095。使用数学公式计算每个点的值，例如：$V_{out} = V_{ref} \times \frac{D}{4095}$，其中D是数字量。 接下来配置定时器。定时器的频率决定了正弦波的输出频率。假设使用TIM2，ARR设置为N-1，PSC根据系统时钟计算，使得定时器的触发频率为采样率。例如，72MHz系统时钟，PSC为71，ARR为99，得到10kHz的触发频率，这样如果正弦波有100个点，输出频率就是100Hz。 然后是DAC配置，需要使能DAC通道，使用定时器触发，启用DMA。DMA需要配置为从内存到外设，循环模式，传输半字（16位）数据，因为DAC数据寄存器是12位右对齐的。 示例代码部分，使用HAL库初始化各个模块，启动DMA传输，并在主循环中保持运行。需要确保DMA传输正确，数据正确加载，并且定时器启动。 可能的问题包括DMA传输配置错误，定时器频率计算错误，或者正弦波数组生成不正确。用户可能需要检查这些配置，并使用示波器观察输出波形。 最后，生成相关问题，如如何改变波形频率，如何输出其他波形，如何提高精度等，帮助用户进一步探索。</think>以下是基于STM32使用DAC+TIMER+DMA实现正弦波输出的配置指南和示例代码： ### 一、实现原理 1. **正弦波生成公式**： 输出正弦波电压值$V_{out}$与数字量$D$的转换关系： $$V_{out} = V_{ref} \times \frac{D}{4095}$$ 其中$V_{ref}$为参考电压，$D$为12位数字量[^3]。 2. **硬件协作流程**： - **定时器**：产生固定频率的触发信号（PWM模式） - **DMA**：将预先生成的正弦波数据自动搬运到DAC数据寄存器 - **DAC**：在定时器触发下执行数模转换[^2] ### 二、配置步骤 #### 1. 生成正弦波数据表 ```c #define SAMPLE_POINTS 100 // 采样点数 uint16_t sineWave[SAMPLE_POINTS]; void generate_sine_wave(void) { for(int i = 0; i < SAMPLE_POINTS; i++) { sineWave[i] = (uint16_t)(2048 * (1 + sin(2 * 3.1415926 * i / SAMPLE_POINTS))); // 12位DAC范围：0-4095 } } ``` #### 2. 定时器配置（TIM6为例） ```c // TIM6初始化（触发频率=正弦波频率×采样点数） htim6.Instance = TIM6; htim6.Init.Prescaler = 71; // 72MHz/(71+1)=1MHz htim6.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim6.Init.Period = 99; // 1MHz/(99+1)=10kHz触发频率 htim6.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE; HAL_TIM_Base_Init(&htim6); ``` #### 3. DAC配置（通道1） ```c hDac.Instance = DAC; hDac.State = HAL_DAC_STATE_RESET; hDac.DMA_Handle = &hdma_dac1; DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = { .DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_T6_TRGO, // TIM6触发 .DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE }; HAL_DAC_ConfigChannel(&hDac, &sConfig, DAC_CHANNEL_1); ``` #### 4. DMA配置（DMA1 Stream5） ```c hdma_dac1.Instance = DMA1_Stream5; hdma_dac1.Init.Channel = DMA_CHANNEL_7; hdma_dac1.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; hdma_dac1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; hdma_dac1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; hdma_dac1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; hdma_dac1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; hdma_dac1.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; // 循环模式 HAL_DMA_Init(&hdma_dac1); ``` ### 三、主程序代码 ```c int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); generate_sine_wave(); MX_DMA_Init(); MX_TIM6_Init(); MX_DAC_Init(); HAL_TIM_Base_Start(&htim6); HAL_DAC_Start_DMA(&hDac, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t*)sineWave, SAMPLE_POINTS, DAC_ALIGN_12B_R); while(1) { __WFI(); // 进入低功耗模式 } } ``` ### 四、关键参数计算 输出频率公式： $$f_{output} = \frac{f_{trigger}}{N} = \frac{f_{timer}}{(PSC+1)(ARR+1)N}$$ 其中： - $f_{timer}$：定时器时钟频率（如72MHz） - $N$：采样点数 - $PSC$：预分频值 - $ARR$：自动重装载值

以下是使用Linux STM32MP157板子的DMA+DAC输出正弦波的示例代码： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdint.h> #include <stdbool.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/stat.h> #include <linux/dma-buf.h> #include <linux/dmaengine.h> #include <linux/dma-mapping.h> #include <linux/dma-fence.h> #include <linux/types.h> #include <linux/ioctl.h> #define DAC_BASE_ADDRESS 0x40007400 #define DAC_DHR12R1 0x08 #define DAC_DHR12L1 0x0C #define DAC_CR 0x00 #define PI 3.14159265 #define SAMPLE_RATE 48000 #define AMPLITUDE 2047 #define FREQUENCY 1000 int main() { int fd_mem = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC); if (fd_mem < 0) { printf("Failed to open /dev/mem\n"); return -1; } void* mem = mmap(0, 0x1000, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_mem, DAC_BASE_ADDRESS); if (mem == MAP_FAILED) { printf("Failed to mmap memory\n"); return -1; } uint32_t* dac = (uint32_t*)mem; // Enable DAC and DMA dac[DAC_CR / 4] |= (1 << 0) | (1 << 12); // Configure DMA int fd_dma = open("/dev/dma-buf/0", O_RDWR | O_SYNC); if (fd_dma < 0) { printf("Failed to open /dev/dma-buf/0\n"); return -1; } uint32_t* buf = mmap(0, SAMPLE_RATE * sizeof(uint16_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_dma, 0); if (buf == MAP_FAILED) { printf("Failed to mmap DMA buffer\n"); return -1; } uint16_t* samples = (uint16_t*)buf; for (int i = 0; i < SAMPLE_RATE; i++) { double t = (double)i / (double)SAMPLE_RATE; samples[i] = (uint16_t)((double)AMPLITUDE * sin(2 * PI * FREQUENCY * t) + (double)AMPLITUDE); } struct dmaengine_cmd cmd = { .flags = DMA_PREP_INTERRUPT | DMA_CTRL_ACK, .wait_for_completion_timeout = 1000, .size = SAMPLE_RATE * sizeof(uint16_t), .direction = DMA_MEM_TO_DEV, .src_start = buf, .dst_start = &dac[DAC_DHR12R1 / 4], }; int ret = ioctl(fd_dma, DMA_BUF_IOCTL_CMD, &cmd); if (ret < 0) { printf("Failed to configure DMA\n"); return -1; } printf("Press enter to stop the program\n"); getchar(); // Disable DAC and DMA dac[DAC_CR / 4] &= ~((1 << 0) | (1 << 12)); // Unmap memory munmap(buf, SAMPLE_RATE * sizeof(uint16_t)); munmap(mem, 0x1000); close(fd_dma); close(fd_mem); return 0; } ``` 这段代码会生成一个1kHz的正弦波，并使用DMA将数据传输到DAC输出。你可以根据需要修改参数，比如采样率、幅值、频率等。同时，请注意实际硬件的数据手册和引脚定义，确保代码正确配置DAC输出。