STM32H7教程第75章 STM32H7的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)

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第75章       STM32H7的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)

本章节为大家讲解标准SPI接线方式驱动模数转换器DAC8501,制作了中断和DMA两种驱动方式。

75.1 初学者重要提示

75.2 DAC结构分类和技术术语

75.3 DAC8501硬件设计

75.4 DAC8501关键知识点整理(重要)

75.5 DAC8501驱动设计(中断更新方式)

75.5 DAC8501驱动设计(SPI DMA更新方式)

75.6 SPI总线板级支持包(bsp_spi_bus.c)

75.7 DAC8501支持包中断方式(bsp_spi_dac8501.c)

75.8 DAC8501支持包DMA方式(bsp_spidma_dac8501.c)

75.9 DAC8501驱动移植和使用(中断更新方式)

75.10 DAC8501驱动移植和使用(SPI DMA更新方式)

75.11 实验例程设计框架

75.12 实验例程说明(MDK)

75.13 实验例程说明(IAR)

75.14 总结

 

 

75.1 初学者重要提示

1、  学习本章节前,务必优先学习第72章。

2、  DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,带片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。

3、  本章涉及到的知识点比较多,需要大家掌握STM32H7的SPI , DMA,TIM,DMAMUX和DAC8501的一些细节用法。

4、 H7的SPI + DMA驱动这类外设的灵活度,绝对可以媲美FPGA去控制:

  •   H7的SPI外设比F4系列的灵活性强太多了,主要表现在两个方面:数据的传输支持了4-32bit,特别是那个NSS片选引脚,超强劲,可以做各种时间插入,灵活应对了市场上这类芯片的需求。
  •   DMA这块相比F4系列,有了质的飞跃,支持了DMAMUX,这个DMAMUX除了带来灵活的触发源选择,还支持了各种触发事件和同步触发功能。本章配套例子的触发周期控制就是利用了DMAMUX的同步触发功能。

5、  本章配套了中断和DMA两种更新方式的案例,DMA实现方式与中断更新方式完全不同,因为DMA方式要使用硬件SPI1 NSS片选引脚驱动DAC8501。而中断更新方式使用公共的总线驱动文件bsp_spi_bus.c,片选是通过通用IO方式控制,支持串行FLASH、TSC2046、VS1053、AD7705、ADS1256等SPI设备。大家在看例子的时候要注意。

6、  对于本章教程配套例子的SPI DMA方式,这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit数据。

7、  DAC8501数据手册,模块原理图和接线图都已经放到本章教程配置例子的Doc文件里。

75.2 DAC结构分类和技术术语

在本教程的第74章进行了详细说明。

75.3 DAC8501硬件设计

DAC的原理图下载:

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=97082

75.3.1 DAC8501模块规格

产品规格:

1、供电电压: 2.7 - 5.5V【3.3V供电时,输出电压也可以到5V】。

2、通道数: 2路  (通过2片DAC8501E实现)。

3、输出电压范围 : 0 - 5V【零位 < 0.020V, 满位 > 4.970V】。

4、分辨率: 16位。

5、功耗 :  小于10mA。

6、MCU接口 :高速 SPI (30M) 支持 3.3V和5V单片机。

7、DAC输出模拟带宽:350KHz。

8、DAC输出响应: 10uS 到 0.003% FSR。

产品特点:

1、输出和供电电压无关;模块内带升压电路和5V基准。

2、自适应单片机的电平(2.7 - 5V 均可以)。

3、输出电压轨到轨,最高电压可以到 4.970V 以上。

产品效果:

技术图片 

 技术图片

75.3.2 DAC8501硬件接口

V7板子上DAC8501模块的插座的原理图如下:

技术图片 

实际对应开发的位置如下:

技术图片 

75.4 DAC8501关键知识点整理(重要)

驱动DAC8501需要对下面这些知识点有个认识。

75.4.1 DAC8501基础信息

  •   单通道DAC,带片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
  •   模拟输出带宽350KHz。
  •   供电范围2.7V到5.5V。
  •   具有低功耗特性。
  •   上电复位输出0V。

技术图片 

75.4.2 DAC8501每个引脚的作用

DAC8501的封装形式:

技术图片 

  •   Vdd

供电范围2.7-5.5V。

  •   Vref

稳压基准输入。

  •   Vfb

输出运放的反馈。

  •   Vout

模拟输出电压,输出运放具有轨到轨特性。

  •   SYNC (片选)

低电平有效,当SYNC变为低电平时,它使能输入移位寄存器,并且数据采样在随后的时钟下降沿。 DAC输出在第24个时钟下降沿之后更新。 如果SYNC在第23个时钟沿之前变高,SYNC的上升沿将充当中断,并且DAC8501将忽略写序列。

  •   SCLK

时钟输入端,支持30MHz。

  •   Din

串行时钟输入,每个时钟下降沿将数据写到的24bit的输入移位寄存器。

  •   GND

接地端。

75.4.3 DAC8501输出电压计算公式

DAC8501的计算公式如下:

技术图片 

  •   D

配置DAC8501数据输出寄存器的数值,范围0 到2^16 – 1,即0到65535。

  •   VREF

使用外部参考电压,由VREFIN引脚的输入决定。

  •   Vout

输出电压。

75.4.4 DAC8501时序图

DAC8501的时序图如下:

技术图片

技术图片 

这个时序里面有三个参数尤其重要,后面时序配置要用到。

  •   f(1)

供电2.7到3.6V时,最高时钟20MHz。

供电3.6到5.5V时,最高时钟30MHz。

  •   t(4)

SYNC低电平有效到SCLK第1个上降沿信号的时间没有最小值限制,可以为0。

  •   t(8)

每传输24bit数据后,SYNC要保持一段时间的高电平。

供电2.7到3.6V时,最小要求50ns。

供电3.6到5.5V时,最小要求33ns。

75.4.5 DAC8501寄存器配置

DAC8501的寄存器配置是24bit格式:

 技术图片

控制DAC8501每次要传输24bit数据,高8bit控制位 + 16bit数据位。

控制位的PD1和PD0定义如下:

技术图片 

PD1 PD0 决定4种工作模式

0   0  ---> 正常工作模式

0   1  ---> 输出接1K欧到GND

1   0  ---> 输出100K欧到GND

1   1  ---> 输出高阻

75.5 DAC8501驱动设计(中断更新方式)

DAC8501的程序驱动框架设计如下:

 技术图片

有了这个框图,程序设计就比较好理解了。

75.5.1 第1步:SPI总线配置

spi总线配置通过如下两个函数实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_InitSPIBus
*    功能说明: 配置SPI总线。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIBus(void)
{    
    g_spi_busy = 0;
    
    bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_1EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_InitSPIParam
*    功能说明: 配置SPI总线参数,时钟分频,时钟相位和时钟极性。
*    形    参: _BaudRatePrescaler  SPI总线时钟分频设置,支持的参数如下:
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_2    2分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_4    4分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_8    8分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_16   16分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_32   32分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_64   64分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_128  128分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_256  256分频
*                                                        
*             _CLKPhase           时钟相位,支持的参数如下:
*                                 SPI_PHASE_1EDGE     SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据
*                                 SPI_PHASE_2EDGE     SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据
*                                 
*             _CLKPolarity        时钟极性,支持的参数如下:
*                                 SPI_POLARITY_LOW    SCK引脚在空闲状态处于低电平
*                                 SPI_POLARITY_HIGH   SCK引脚在空闲状态处于高电平
*
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)
{
    /* 提高执行效率,只有在SPI硬件参数发生变化时,才执行HAL_Init */
    if (s_BaudRatePrescaler == _BaudRatePrescaler && s_CLKPhase == _CLKPhase && s_CLKPolarity == _CLKPolarity)
    {        
        return;
    }

    s_BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler;    
    s_CLKPhase = _CLKPhase;
    s_CLKPolarity = _CLKPolarity;
    
    
    /* 设置SPI参数 */
    hspi.Instance               = SPIx;                   /* 例化SPI */
    hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler;     /* 设置波特率 */
    hspi.Init.Direction         = SPI_DIRECTION_2LINES;   /* 全双工 */
    hspi.Init.CLKPhase          = _CLKPhase;              /* 配置时钟相位 */
    hspi.Init.CLKPolarity       = _CLKPolarity;           /* 配置时钟极性 */
    hspi.Init.DataSize          = SPI_DATASIZE_8BIT;      /* 设置数据宽度 */
    hspi.Init.FirstBit          = SPI_FIRSTBIT_MSB;       /* 数据传输先传高位 */
    hspi.Init.TIMode            = SPI_TIMODE_DISABLE;     /* 禁止TI模式  */
    hspi.Init.CRCCalculation    = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 禁止CRC */
    hspi.Init.CRCPolynomial     = 7;                       /* 禁止CRC后,此位无效 */
    hspi.Init.CRCLength         = SPI_CRC_LENGTH_8BIT;     /* 禁止CRC后,此位无效 */
    hspi.Init.NSS               = SPI_NSS_SOFT;               /* 使用软件方式管理片选引脚 */
    hspi.Init.FifoThreshold     = SPI_FIFO_THRESHOLD_01DATA;  /* 设置FIFO大小是一个数据项 */
    hspi.Init.NSSPMode          = SPI_NSS_PULSE_DISABLE;      /* 禁止脉冲输出 */
    hspi.Init.MasterKeepiostate = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI后,SPI相关引脚保持当前状态 */  
    hspi.Init.Mode             = SPI_MODE_MASTER;            /* SPI工作在主控模式 */

    /* 复位配置 */
    if (HAL_SPI_DeInit(&hspi) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    

    /* 初始化配置 */
    if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    
}

 

关于这两个函数有以下两点要做个说明:

  •   函数bsp_InitSPIBus里面的配置是个初始设置。实际驱动芯片时,会通过函数bsp_InitSPIParam做再配置。
  •   函数bsp_InitSPIParam提供了时钟分频,时钟相位和时钟极性配置。驱动不同外设芯片时,基本上调整这三个参数就够。当SPI接口上接了多个不同类型的芯片时,通过此函数可以方便的切换配置。

75.5.2 第2步:SPI总线的查询,中断和DMA方式设置

注:对于DAC8501,请使用查询方式。

SPI驱动的查询,中断和DMA方式主要通过函数bsp_spiTransfer实现数据传输:

/*
*********************************************************************************************************
*                                 选择DMA,中断或者查询方式
*********************************************************************************************************
*/
//#define USE_SPI_DMA    /* DMA方式  */
//#define USE_SPI_INT    /* 中断方式 */
#define USE_SPI_POLL   /* 查询方式 */

/* 查询模式 */
#if defined (USE_SPI_POLL)

uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];  
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];

/* 中断模式 */
#elif defined (USE_SPI_INT)

uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];   
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];

/* DMA模式使用的SRAM4 */
#elif defined (USE_SPI_DMA)
    #if defined ( __CC_ARM )    /* IAR *******/
        __attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];   
        __attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
    #elif defined (__ICCARM__)   /* MDK ********/
        #pragma location = ".RAM_D3"
        uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];   
        #pragma location = ".RAM_D3"
        uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
    #endif
#endif

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_spiTransfer
*    功能说明: 启动数据传输
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_spiTransfer(void)
{
    if (g_spiLen > SPI_BUFFER_SIZE)
    {
        return;
    }
    
    /* DMA方式传输 */
#ifdef USE_SPI_DMA
    wTransferState = TRANSFER_WAIT;
    
    if(HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)    
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    while (wTransferState == TRANSFER_WAIT)
    {
        ;
    }
#endif

    /* 中断方式传输 */    
#ifdef USE_SPI_INT
    wTransferState = TRANSFER_WAIT;

    if(HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)    
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
    
    while (wTransferState == TRANSFER_WAIT)
    {
        ;
    }
#endif

    /* 查询方式传输 */    
#ifdef USE_SPI_POLL
    if(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen, 1000000) != HAL_OK)    
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    
#endif
}

 

通过开头宏定义可以方便的切换中断,查询和DMA方式。其中查询和中断方式比较好理解,而DMA方式要特别注意两点:

  •   通过本手册第26章的内存块超方便使用方式,将DMA缓冲定义到SRAM4上。因为本工程是用的DTCM做的主RAM空间,这个空间无法使用通用DMA1和DMA2。
  •   由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。
/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_64KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

 

75.5.3 第3步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置

首先回忆下STM32H7支持的4种时序配置。

  •   当CPOL = 1, CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 0, CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 1, CPHA = 0时

SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 0 ,CPHA= 0时

SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

技术图片 

有了H7支持的时序配置,再来看下DAC8501的时序图:

技术图片 

首先DAC8501是下降升沿做数据采集,所以STM32H7的可选的配置就是:

CHOL = 0,  CPHA = 1

CHOL = 1,  CPHA = 0

对于这两种情况的主要区别是空闲状态下SCLK时钟选择高电平还是低电平,根据上面的时序图和DAC8501的数据手册,两种情况下都可以正常运行。经过实际测试,STM32H7使用这两个配置确实都可以正常运行。程序里面默认是选择CHOL = 0,  CPHA = 1。

75.5.4 第4步:单SPI接口管理多个SPI设备的切换机制

单SPI接口管理多个SPI设备最麻烦的地方是不同设备的时钟分配,时钟极性和时钟相位并不相同。对此的解决解决办法是在片选阶段配置切换,比如DAC8501的片选:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS1
*    功能说明: DAC8501 片选控制函数
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
{
    if (_Level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */    
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS1_0();
    }
    else
    {        
        CS1_1();    
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }    
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS2(0)
*    功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。
*    形    参: 无
    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level)
{
    if (_level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS2_0();
    }
    else
    {
        CS2_1();
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }
}

 

通过这种方式就有效的解决了单SPI接口管理多设备的问题。因为给每个设备都配了一个独立的片选引脚,这样就可以为每个设备都配置这么一个片选配置。

但是频繁配置也比较繁琐,所以函数bsp_InitSPIParam里面做了特别处理。当前配置与之前配置相同的情况下无需重复配置。

75.5.5 第5步:DAC8501的数据更新

DAC8501的双通道数据更新通过下面的函数实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetDacData
*    功能说明: 设置DAC数据
*    形    参: _ch, 通道,
*             _data : 数据
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
{
    uint32_t data;

    /*
        DAC8501.pdf page 12 有24bit定义

        DB24:18 = xxxxx 保留
        DB17: PD1
        DB16: PD0

        DB15:0  16位数据

        其中 PD1 PD0 决定4种工作模式
              0   0  ---> 正常工作模式
              0   1  ---> 输出接1K欧到GND
              1   0  ---> 输出100K欧到GND
              1   1  ---> 输出高阻
    */

    data = _dac; /* PD1 PD0 = 00 正常模式 */

    if (_ch == 0)
    {
        DAC8501_SetCS1(0);
    }
    else
    {
        DAC8501_SetCS2(0);
    }

    /* DAC8501 SCLK时钟高达30M,因此可以不延迟 */
    g_spiLen = 0;
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 16);
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 8);
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data);
    bsp_spiTransfer();    

    if (_ch == 0)
    {
        DAC8501_SetCS1(1);
    }
    else
    {
        DAC8501_SetCS2(1);
    }
}

 

函数实现比较简单,每次更新发送24bit数据即可。

75.6 DAC8501驱动设计(SPI DMA更新方式)

DAC8501的DMA驱动方式略复杂,跟中断更新方式完全不同,要使用硬件SPI1 NSS引脚驱动DAC8501的片选,所有专门做了一个驱动文件来实现,程序驱动框架设计如下:

 技术图片

有了这个框图,程序设计就比较好理解了。

75.6.1 第1步:SPI总线配置

spi总线配置通过如下两个函数实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_InitDAC8501
*    功能说明: 配置GPIO并初始化DAC8501寄存器
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitDAC8501(void)
{
    s_SpiDmaMode = 0;  
    
    /*##-1- 配置SPI DMA ############################################################*/
    bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
    
    /*##-2- 默认输出0V ############################################################*/
    DAC8501_SetDacData(0, 0);    /* CH1输出0 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_InitSPIParam
*    功能说明: 配置SPI总线参数,时钟分频,时钟相位和时钟极性。
*    形    参: _BaudRatePrescaler  SPI总线时钟分频设置,支持的参数如下:
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_2    2分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_4    4分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_8    8分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_16   16分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_32   32分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_64   64分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_128  128分频
*                                 SPI_BAUDRATEPRESCALER_256  256分频
*                                                        
*             _CLKPhase           时钟相位,支持的参数如下:
*                                 SPI_PHASE_1EDGE     SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据
*                                 SPI_PHASE_2EDGE     SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据
*                                 
*             _CLKPolarity        时钟极性,支持的参数如下:
*                                 SPI_POLARITY_LOW    SCK引脚在空闲状态处于低电平
*                                 SPI_POLARITY_HIGH   SCK引脚在空闲状态处于高电平
*
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)
{
    
    /* 设置SPI参数 */
    hspi.Instance               = SPIx;                           /* 例化SPI */
    hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler;             /* 设置波特率 */
    hspi.Init.Direction         = SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY;  /* 全双工 */
    hspi.Init.CLKPhase          = _CLKPhase;                     /* 配置时钟相位 */
    hspi.Init.CLKPolarity       = _CLKPolarity;                   /* 配置时钟极性 */
    hspi.Init.DataSize          = SPI_DATASIZE_24BIT;               /* 设置数据宽度 */
    hspi.Init.FirstBit          = SPI_FIRSTBIT_MSB;             /* 数据传输先传高位 */
    hspi.Init.TIMode            = SPI_TIMODE_DISABLE;             /* 禁止TI模式  */
    hspi.Init.CRCCalculation    = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;     /* 禁止CRC */
    hspi.Init.CRCPolynomial     = 7;                               /* 禁止CRC后,此位无效 */
    hspi.Init.CRCLength         = SPI_CRC_LENGTH_8BIT;             /* 禁止CRC后,此位无效 */
    hspi.Init.FifoThreshold     = SPI_FIFO_THRESHOLD_05DATA;    /* 设置FIFO大小是一个数据项 */
    
    hspi.Init.NSS         = SPI_NSS_HARD_OUTPUT;                 /* 使用软件方式管理片选引脚 */
    hspi.Init.NSSPMode    = SPI_NSS_PULSE_ENABLE;                /* 使能脉冲输出 */
    hspi.Init.NSSPolarity = SPI_NSS_POLARITY_LOW;               /* 低电平有效 */

/* MSS, 插入到NSS有效边沿和第一个数据开始之间的额外延迟,单位SPI时钟周期个数 */
    hspi.Init.MasterSSIdleness        = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE;   

/* MIDI, 两个连续数据帧之间插入的最小时间延迟,单位SPI时钟周期个数 */
    hspi.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE; 
    
    hspi.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI后,SPI相关引脚保持当前状态 */  
    hspi.Init.Mode            = SPI_MODE_MASTER;                    /* SPI工作在主控模式 */

    /* 复位配置 */
    if (HAL_SPI_DeInit(&hspi) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    

    /* 初始化配置 */
    if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }    
}

 

这两个配置函数里面最重要的是置红的几个配置选项,这里依次为大家做个说明:

  •   SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY

驱动DAC856X仅需要SPI写操作。

  •   SPI_DATASIZE_24BIT

STM32H7的SPI支持4-32bit数据传输,由于DAC856X需要24bit数据,所以这里配置为24即可。

  •   SPI_FIFO_THRESHOLD_05DATA

对于SPI1来说,里面的FIFO大小是16字节,那么SPI数据传输配置为24bit的话,FIFO最多可以存储5个24bit,因此这个fifo阀值要设置为5。

  •   SPI_NSS_HARD_OUTPUT

我们这里要使用SPI的硬件片选引脚SPI_NSS。

  •   SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE

插入到NSS有效边沿和第一个数据开始之间的额外延迟,单位SPI时钟周期个数。

根据本章75.4.4小节里面的t(4)要求,片选有效到SCLK第1个下降沿信号的时间,最小值为0。所以这里配置为0即可,也就是无需插入时间。

  •   SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_10CYCLE

两个连续数据帧之间插入的最小时间延迟,单位SPI时钟周期个数。

根据本章75.4.4小节里面的t(5)要求,每传输24bit数据后,片选要保持一段时间的高电平,DAC856X要求至少要33ns(供电3.6到5.5V时),也是说,如果我们以25MHz驱动DAC856X,这里至少要配置为1个时钟周期,推荐值为2及其以上即可,我们这里直接配置为2个时钟周期(配置为1也没问题的)。

75.6.2 第2步:TIM12周期性触发配置

这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit输出。

TIM12的触发配置如下:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: TIM12_Config
*    功能说明: 配置TIM12,用于触发DMAMUX的请求发生器
*    形    参: _ulFreq  触发频率,推荐范围100Hz - 1MHz                              
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/   
TIM_HandleTypeDef  htim ={0};
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0};
void TIM12_Config(uint32_t _ulFreq)
{
    uint16_t usPeriod;
    uint16_t usPrescaler;
    uint32_t uiTIMxCLK;
    
    
      /* 使能时钟 */  
      __HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE();
      
    /*-----------------------------------------------------------------------
        bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函数对时钟的配置如下: 

        System Clock source       = PLL (HSE)
        SYSCLK(Hz)                = 400000000 (CPU Clock)
        HCLK(Hz)                  = 200000000 (AXI and AHBs Clock)
        AHB Prescaler             = 2
        D1 APB3 Prescaler         = 2 (APB3 Clock  100MHz)
        D2 APB1 Prescaler         = 2 (APB1 Clock  100MHz)
        D2 APB2 Prescaler         = 2 (APB2 Clock  100MHz)
        D3 APB4 Prescaler         = 2 (APB4 Clock  100MHz)

        因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz; 不含这个总线下的LPTIM1
        因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;
        APB4上面的TIMxCLK没有分频,所以就是100MHz;

        APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14,LPTIM1
        APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16,TIM17

        APB4 定时器有 LPTIM2,LPTIM3,LPTIM4,LPTIM5
    ----------------------------------------------------------------------- */
    uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;
    
    if (_ulFreq < 100)
    {
        usPrescaler = 10000 - 1;                    /* 分频比 = 10000 */
        usPeriod =  (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq  - 1; /* 自动重装的值 */
    }
    else if (_ulFreq < 3000)
    {
        usPrescaler = 100 - 1;                    /* 分频比 = 100 */
        usPeriod =  (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq  - 1;/* 自动重装的值 */
    }
    else    /* 大于4K的频率,无需分频 */
    {
        usPrescaler = 0;                    /* 分频比 = 1 */
        usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1;    /* 自动重装的值 */
    }
    
    htim.Instance = TIM12;
    htim.Init.Period            = usPeriod;
    htim.Init.Prescaler         = usPrescaler;
    htim.Init.ClockDivision     = 0;
    htim.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim.Init.RepetitionCounter = 0;

    if(HAL_TIM_Base_DeInit(&htim) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);        
    }
    
    if(HAL_TIM_Base_Init(&htim) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);        
    }
 
    sConfig.OCMode     = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;
    sConfig.Pulse = usPeriod / 2;     /* 占空比50% */
    if(HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }

    /* 启动OC1 */
    if(HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
 
    /* TIM12的TRGO用于触发DMAMUX的请求发生器 */
    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_OC1REF;
    sMasterConfig.MasterOutputTrigger2 = TIM_TRGO2_RESET;
    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    
    HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim, &sMasterConfig);
}
#endif

 

这个函数支持的触发频率很宽,对于DAC856X来说,如果样本点设置为100个的话,此函数推荐的触发频率是100Hz到1MHz,具体可以支持到最高触发速度计算看本章4.7.7小节即可。

75.6.3 第3步:DMAMUX同步触发SPI DMA传输

DMA和DMAMUX的配置如下:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_spiDamStart
*    功能说明: 启动SPI DMA传输
*    形    参: _ulFreq 范围推荐100Hz-1MHz
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_spiDamStart(uint32_t _ulFreq)
{
    /* 设置模式,要切换到DMA CIRCULAR模式 */
    s_SpiDmaMode = 1;
    
    bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_4, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
    
    /* 使能DMA时钟 */
    DMAx_CLK_ENABLE();      

    /* SPI DMA发送配置 */        
    hdma_tx.Instance                 = SPIx_TX_DMA_STREAM;      /* 例化使用的DMA数据流 */
    hdma_tx.Init.FIFOMode            = DMA_FIFOMODE_ENABLE;     /* 使能FIFO */
    hdma_tx.Init.FIFOThreshold       = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 用于设置阀值 */
    hdma_tx.Init.MemBurst            = DMA_MBURST_SINGLE;        /* 用于存储器突发 */
    hdma_tx.Init.PeriphBurst         = DMA_PBURST_SINGLE;        /* 用于外设突发 */
    hdma_tx.Init.Request             = SPIx_TX_DMA_REQUEST;     /* 请求类型 */  
    hdma_tx.Init.Direction           = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;    /* 传输方向是从存储器到外设 */  
    hdma_tx.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;        /* 外设地址自增禁止 */ 
    hdma_tx.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;         /* 存储器地址自增使能 */  
    hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;     /* 外设数据传输位宽选择字节,即8bit */ 
    hdma_tx.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_WORD;     /* 存储器数据传输位宽选择字节,即8bit */    
    hdma_tx.Init.Mode                = DMA_CIRCULAR;            /* 正常模式 */
    hdma_tx.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_LOW;        /* 优先级低 */

     /* 复位DMA */
    if(HAL_DMA_DeInit(&hdma_tx) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);     
    }
    
     /* 初始化DMA */
    if(HAL_DMA_Init(&hdma_tx) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);     
    }

    /* 关联DMA句柄到SPI */
    __HAL_LINKDMA(&hspi, hdmatx, hdma_tx);    


    /* 关闭DMA发送中断 */
    HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_DMA_TX_IRQn, 1, 0);
    HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_DMA_TX_IRQn);
    
    /* 关闭SPI中断 */
    HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_IRQn, 1, 0);
    HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_IRQn);

    /* 同步触发配置 */
    dmamux_syncParams.EventEnable   = ENABLE;                             
    dmamux_syncParams.SyncPolarity  = HAL_DMAMUX_SYNC_RISING;          
    dmamux_syncParams.RequestNumber = 1;                   
    dmamux_syncParams.SyncSignalID  = HAL_DMAMUX1_SYNC_TIM12_TRGO; 
    dmamux_syncParams.SyncEnable    = ENABLE;    
    
    HAL_DMAEx_ConfigMuxSync(&hdma_tx, &dmamux_syncParams);
    
    //LPTIM_Config(_ulFreq);
    
    TIM12_Config(_ulFreq);
    
    /* 启动DMA传输 */
    if(HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, g_spiLen/4)!= HAL_OK)    
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
}

 

这段程序里面最关键的就是置红的部分。作用是配置DMAMUX的同步触发功能,触发周期由TIM12控制。

75.6.4 第4步:24bit数据的DMA传输解决办法

由于通用DMA1和DMA2仅支持8bit,16bit和32bit数据传输,我们这里要传输24bit数据,解决的关键就是配置DMA为传输宽度为32bit,并将传输的数据由24bit再补一个8bit的任意值组成32bit即可,实际的传输会由SPI完成。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetDacDataDMA
*    功能说明: DAC8501数据发送,DMA方式
*    形    参: _ch         1表示通道1输出
*             _pbufch1    通道1数据缓冲地址
*             _sizech1    通道1数据大小
*             _ulFreq     触发频率,推荐范围100Hz- 1MHz,注意这个参数是触发频率,并不是波形周期。
*                         这里触发一次,SPI DMA传输一次24bit数据。
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetDacDataDMA(uint8_t _ch, uint16_t *_pbufch1, uint32_t _sizech1, uint32_t _ulFreq)
{
    uint32_t i;
    uint32_t _cmd;
    
    g_spiLen = 0;
    
    switch (_ch)
    {
        
        /*
            DAC8501.pdf page 12 有24bit定义

            DB24:18 = xxxxx 保留
            DB17: PD1
            DB16: PD0

            DB15:0  16位数据

            其中 PD1 PD0 决定4种工作模式
                  0   0  ---> 正常工作模式
                  0   1  ---> 输出接1K欧到GND
                  1   0  ---> 输出100K欧到GND
                  1   1  ---> 输出高阻
        */
        
        /* 通道1数据发送 */
        case 1:
            for(i = 0; i < _sizech1; i++)
            {
                /* 更新需要配置PD1和PD0,当前是选择的正常工作模式 */
                _cmd = (0 << 16) | (_pbufch1[i] << 0);
                
                g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd);
                g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd >> 8);
                g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd >> 16);
                g_spiTxBuf[g_spiLen++] = 0;
            }
            break;
        
        default:
            break;

    }
    
    bsp_spiDamStart(_ulFreq);
}

 

75.6.5 第5步:DMA缓冲区的MPU配置

因为工程是用的DTCM做的主RAM空间,这个空间无法使用通用DMA1和DMA2,通过本手册第26章的内存块超方便使用方式,将DMA缓冲定义到SRAM4上:

#if defined ( __CC_ARM )    /* MDK *******/
    __attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];   
    __attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#elif defined (__ICCARM__)  /* IAR ********/
    #pragma location = ".RAM_D3"
    uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];   
    #pragma location = ".RAM_D3"
    uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#endif
由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。
    /* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_64KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

 

由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。

 

75.6.6 第6步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置

注:与本章74.5.3小节内容是一样的。

首先回忆下STM32H7支持的4种时序配置。

  •   当CPOL = 1, CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 0, CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 1, CPHA = 0时

SCK引脚在空闲状态处于低电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

  •   当CPOL = 0 ,CPHA= 0时

SCK引脚在空闲状态处于高电平,SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

技术图片 

有了H7支持的时序配置,再来看下DAC8501的时序图:

技术图片 

首先DAC8501是下降升沿做数据采集,所以STM32H7的可选的配置就是:

CHOL = 0,  CPHA = 1

CHOL = 1,  CPHA = 0

对于这两种情况的主要区别是空闲状态下SCLK时钟选择高电平还是低电平,根据上面的时序图和DAC8501的数据手册,两种情况下都可以正常运行。经过实际测试,STM32H7使用这两个配置确实都可以正常运行。程序里面默认是选择CHOL = 0,  CPHA = 1。

75.6.7 第7步:DAC8501的最高更新速度计算

这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit数据。

配置条件:

  •   SPI时钟是25MHz,SPI数据传为24bit,每个bit需要时间40ns。
  •   hspi.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE

插入到NSS有效边沿和第一个数据开始之间的额外延迟,单位SPI时钟周期个数,即40ns。

  •   hspi.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_10CYCLE

两个连续数据帧之间插入的最小时间延迟,单位SPI时钟周期个数,即40ns。

 

根据上面的配置,传输一帧(24bit)数据需要的时间:

24bit * 20ns+ SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE * 20ns

+ SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE * 20ns

= 24bit * 40ns + 0 * 40ns + 2 * 40ns

= 1040ns。

 

那么这种配置下,可以支持最高触发速度是1 / 1040ns = 0.961MHz,如果想速度再提升些,可以降低参数hspi.Init.MasterInterDataIdleness,推荐的最小值是1个时钟周期,那么可以支持的最高触发速度是1/1000ns = 1MHz。

 

认识到这些后,实际输出的波形周期也比较好算了,比如我们设置10个样本点为一个周期,那么触发速度为1MHz的时候,那么波形周期就是100KHz。

75.6.8 第8步:DAC值和电压值互转

DAC8501模块的输出电压范围是0V到5V,对应的编码值范围是0到65535,为了方便大家做互转,专门做了两个函数:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_DacToVoltage
*    功能说明: 将DAC值换算为电压值,单位0.1mV
*    形    参: _dac  16位DAC字
*    返 回 值: 电压,单位0.1mV
*********************************************************************************************************
*/
int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac)
{
    int32_t y;

    /* CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x);*/
    y =  CaculTwoPoint(X1, Y1, X2, Y2, _dac);
    if (y < 0)
    {
        y = 0;
    }
    return y;
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_DacToVoltage
*    功能说明: 将DAC值换算为电压值,单位 0.1mV
*    形    参: _volt 电压,单位0.1mV
*    返 回 值: 16位DAC字
*********************************************************************************************************
*/
uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt)
{
    /* CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x);*/
    return CaculTwoPoint(Y1, X1, Y2, X2, _volt);
}

 

75.7 SPI总线板级支持包(bsp_spi_bus.c)

SPI总线驱动文件bsp_spi_bus.c主要实现了如下几个API供用户调用:

  •   bsp_InitSPIBus
  •   bsp_InitSPIParam
  •   bsp_spiTransfer

75.7.1 函数bsp_InitSPIBus

函数原型:

void bsp_InitSPIBus(void)

函数描述:

此函数主要用于SPI总线的初始化,在bsp.c文件调用一次即可。

75.7.2 函数bsp_InitSPIParam

函数原型:

void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)

函数描述:

此函数用于SPI总线的配置。

函数参数:

  •   第1个参数SPI总线的分频设置,支持的参数如下:

SPI_BAUDRATEPRESCALER_2    2分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_4    4分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_8    8分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_16   16分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_32   32分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_64   64分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_128  128分频

SPI_BAUDRATEPRESCALER_256  256分频

  •   第2个参数用于时钟相位配置,支持的参数如下:

SPI_PHASE_1EDGE     SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据

SPI_PHASE_2EDGE     SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据

  •   第3个参数是时钟极性配置,支持的参数如下:

SPI_POLARITY_LOW   SCK引脚在空闲状态处于低电平

SPI_POLARITY_HIGH   SCK引脚在空闲状态处于高电平

75.7.3 函数bsp_spiTransfer

函数原型:

void bsp_spiTransfer(void)

函数描述:

此函数用于启动SPI数据传输,支持查询,中断和DMA方式传输。

75.8 DAC8501支持包中断方式(bsp_spi_dac8501.c)

DAC8501驱动文件bsp_spi_dac8501.c主要实现了如下几个API供用户调用:

  •   bsp_InitDAC8501
  •   DAC8501_SetCS1
  •   DAC8501_SetCS2
  •   DAC8501_SetDacData
  •   DAC8501_DacToVoltage
  •   DAC8501_VoltageToDac

75.8.1 函数bsp_InitDAC8501

函数原型:

void bsp_InitDAC8501(void)

函数描述:

主要用于DAC8501的初始化,调用前务必先调用函数bsp_InitSPIBus初始化SPI外设。

75.8.2 函数DAC8501_SetCS1

函数原型:

void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)

函数描述:

此函数用于片选DAC8501模块上的第1片8501。

函数参数:

  •   第1个参数为0表示选中,为1表示取消选中。

75.8.3 函数DAC8501_SetCS2

函数原型:

void DAC8501_SetCS2(uint8_t _Level)

函数描述:

此函数用于片选DAC8501模块上的第2片8501。

函数参数:

  •   第1个参数为0表示选中,为1表示取消选中

75.8.4 函数DAC8501_SetDacData

函数原型:

void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)

函数描述:

此函数用于设置DAC输出,并立即更新。

函数参数:

  •   第1个参数为0表示通道1,为1表示通道2。
  •   第2个参数是DAC数值设置,范围0到65535,0对应最小电压值,65535对应最大电压值。

75.8.5 函数DAC8501_DacToVoltage

函数原型:

int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac)

函数描述:

此函数用于将DAC值换算为电压值,单位0.1mV。

函数参数:

  •   第1个参数DAC数值,范围0到65535。
  •   返回值,返回电压值,单位0.1mV。

75.8.6 函数DAC8501_VoltageToDac

函数原型:

uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt)

函数描述:

此函数用于将电压值转换为DAC值。

函数参数:

  •   第1个参数是电压值,范围0到50000,单位0.1mV。
  •   返回值,返回DAC值。

75.9 DAC8501支持包DMA方式(bsp_spidma_dac8501.c)

DAC8501驱动文件bsp_spidma_dac8501.c涉及到的函数比较多,我们主要介绍用到的如下几个函数:

  •   bsp_InitDAC8501
  •   DAC8501_SetDacDataDMA
  •   DAC8501_SetDacData

75.9.1 函数bsp_InitDAC8501

函数原型:

void bsp_InitDAC8501(void)

函数描述:

主要用于DAC8501的初始化。

75.9.2 函数DAC8501_SetDacDataDMA

函数原型:

void DAC8501_SetDacDataDMA(uint8_t _ch, uint16_t *_pbufch1, uint32_t _sizech1, uint32_t _ulFreq)

函数描述:

此函数用于SPI DMA方式数据发送。

函数参数:

  •   第1个参数用于选择的通道: 1表示通道1输出
  •   第2个参数表示通道1数据缓冲地址。
  •   第3个参数表示通道1数据大小。
  •   第4个参数表示触发频率,推荐范围100Hz- 1MHz,注意这个参数是触发频率,并不是波形周期。这里触发一次,SPI DMA传输一次24bit数据。

75.9.3 函数DAC8501_SetDacData

函数原型:

void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)

函数描述:

此函数用于设置DAC输出,并立即更新。

函数参数:

  •   第1个参数为0表示通道1,为1表示通道2(对于SPI DMA方式,仅支持通道1)。
  •   第2个参数是DAC数值设置,范围0到65535,0对应最小电压值,65535对应最大电压值。

75.10          DAC8501驱动移植和使用(中断更新方式)

DAC8501移植步骤如下:

  •   第1步:复制bsp_spi_bus.c,bsp_spi_bus.h,bsp_spi_dac8501.c,bsp_spi_dac8501.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。
  •   第2步:根据使用的第几个SPI,SPI时钟,SPI引脚和DMA通道等,修改bsp_spi_bus.c文件开头的宏定义
/*
*********************************************************************************************************
*                                时钟,引脚,DMA,中断等宏定义
*********************************************************************************************************
*/
#define SPIx                            SPI1
#define SPIx_CLK_ENABLE()                __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE()
#define DMAx_CLK_ENABLE()                __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE()

#define SPIx_FORCE_RESET()                __HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET()
#define SPIx_RELEASE_RESET()            __HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET()

#define SPIx_SCK_CLK_ENABLE()            __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_SCK_GPIO                    GPIOB
#define SPIx_SCK_PIN                    GPIO_PIN_3
#define SPIx_SCK_AF                        GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_MISO_CLK_ENABLE()            __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_MISO_GPIO                    GPIOB
#define SPIx_MISO_PIN                     GPIO_PIN_4
#define SPIx_MISO_AF                    GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_MOSI_CLK_ENABLE()            __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_MOSI_GPIO                    GPIOB
#define SPIx_MOSI_PIN                     GPIO_PIN_5
#define SPIx_MOSI_AF                    GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_TX_DMA_STREAM               DMA2_Stream3
#define SPIx_RX_DMA_STREAM               DMA2_Stream2

#define SPIx_TX_DMA_REQUEST              DMA_REQUEST_SPI1_TX
#define SPIx_RX_DMA_REQUEST              DMA_REQUEST_SPI1_RX

#define SPIx_DMA_TX_IRQn                 DMA2_Stream3_IRQn
#define SPIx_DMA_RX_IRQn                 DMA2_Stream2_IRQn

#define SPIx_DMA_TX_IRQHandler           DMA2_Stream3_IRQHandler
#define SPIx_DMA_RX_IRQHandler           DMA2_Stream2_IRQHandler

#define SPIx_IRQn                        SPI1_IRQn
#define SPIx_IRQHandler                  SPI1_IRQHandler

 

  •   第3步:根据芯片支持的时钟速度,时钟相位和时钟极性配置函数DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。
DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS1
*    功能说明: DAC8501 片选控制函数
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
{
    if (_Level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */    
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS1_0();
    }
    else
    {        
        CS1_1();    
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }    
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DAC8501_SetCS2(0)
*    功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。
*    形    参: 无
    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level)
{
    if (_level == 0)
    {
        bsp_SpiBusEnter();    /* 占用SPI总线  */
        bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);        
        CS2_0();
    }
    else
    {
        CS2_1();
        bsp_SpiBusExit();    /* 释放SPI总线 */
    }
}

 

  •   第4步:根据使用的片选引脚,修改bsp_spi_dac8562.c文件开头的宏定义。
#define CS1_CLK_ENABLE()     __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE()
#define CS1_GPIO            GPIOG
#define CS1_PIN            GPIO_PIN_10

#define CS1_1()            CS1_GPIO->BSRR = CS1_PIN
#define CS1_0()            CS1_GPIO->BSRR = ((uint32_t)CS1_PIN << 16U)

/*特别注意,我们这里是用的扩展IO控制的 */    
#define CS2_1()            HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 1);
#define CS2_0()            HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 0);

 

  •   第5步:如果使用DMA方式的话,请不要使用TCM RAM,因为通用DMA1和DMA2不支持。并为了防止DMA和CPU同时访问DMA缓冲造成的数据一致性问题,将这块空间关闭Cache处理,比如使用的SRAM4:
/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */
MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

 

  •   第6步:初始化SPI。
/* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
bsp_InitSPIBus();    /* 配置SPI总线 */        
bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */

 

  •   第7步:DAC8501驱动主要用到HAL库的SPI驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库C源文件进来。
  •   第8步:应用方法看本章节配套例子即可。

75.11          DAC8501驱动移植和使用(SPI DMA更新方式)

DAC8501移植步骤如下:

  •   第1步:复制bsp_spidma_dac8501.c,bsp_spidma_dac8501.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。
  •   第2步:根据使用的第几个SPI,SPI时钟,SPI引脚和DMA通道等,修改bsp_spidma_dac8501.c文件开头的宏定义
/*
*********************************************************************************************************
*                                时钟,引脚,DMA,中断等宏定义
*********************************************************************************************************
*/
#define SPIx                            SPI1
#define SPIx_CLK_ENABLE()                __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE()
#define DMAx_CLK_ENABLE()                __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE()

#define SPIx_FORCE_RESET()                __HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET()
#define SPIx_RELEASE_RESET()            __HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET()

/* SYNC, 也就是CS片选 */    
#define SPIx_NSS_CLK_ENABLE()             __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE()
#define SPIx_NSS_GPIO                    GPIOG
#define SPIx_NSS_PIN                    GPIO_PIN_10
#define SPIx_NSS_AF                    GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_SCK_CLK_ENABLE()            __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_SCK_GPIO                    GPIOB
#define SPIx_SCK_PIN                    GPIO_PIN_3
#define SPIx_SCK_AF                    GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_MISO_CLK_ENABLE()            __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_MISO_GPIO                    GPIOB
#define SPIx_MISO_PIN                     GPIO_PIN_4
#define SPIx_MISO_AF                    GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_MOSI_CLK_ENABLE()          __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define SPIx_MOSI_GPIO                  GPIOB
#define SPIx_MOSI_PIN                   GPIO_PIN_5
#define SPIx_MOSI_AF                  GPIO_AF5_SPI1

#define SPIx_TX_DMA_STREAM              DMA2_Stream3
#define SPIx_RX_DMA_STREAM              DMA2_Stream2

#define SPIx_TX_DMA_REQUEST             DMA_REQUEST_SPI1_TX
#define SPIx_RX_DMA_REQUEST             DMA_REQUEST_SPI1_RX

#define SPIx_DMA_TX_IRQn                DMA2_Stream3_IRQn
#define SPIx_DMA_RX_IRQn                DMA2_Stream2_IRQn

#define SPIx_DMA_TX_IRQHandler          DMA2_Stream3_IRQHandler
#define SPIx_DMA_RX_IRQHandler          DMA2_Stream2_IRQHandler

#define SPIx_IRQn                       SPI1_IRQn
#define SPIx_IRQHandler                 SPI1_IRQHandler

 

  •   第3步:如果使用DMA方式的话,请不要使用TCM RAM,因为通用DMA1和DMA2不支持。并为了防止DMA和CPU同时访问DMA缓冲造成的数据一致性问题,将这块空间关闭Cache处理,比如使用的SRAM4:
/* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */
MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

 

  •   第4步:初始化SPI。
/* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
bsp_InitDAC8501();    /* 初始化配置DAC8501 */

 

  •   第5步:DAC8501驱动主要用到HAL库的SPI驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库C源文件进来。
  •   第6步:应用方法看本章节配套例子即可

75.12          实验例程设计框架

通过程序设计框架,让大家先对配套例程有一个全面的认识,然后再理解细节,本次实验例程的设计框架如下:

 技术图片

  第1阶段,上电启动阶段:

  • 这部分在第14章进行了详细说明。

  第2阶段,进入main函数:

  •   第1部分,硬件初始化,主要是MPU,Cache,HAL库,系统时钟,滴答定时器和LED。
  •   第2部分,应用程序设计部分,实现DAC8501的简易信号发生器功能。。

75.13          实验例程说明(MDK)

注:本章是配套了两个例子的,这里我们以SPI DMA方式进行说明。

配套例子:

V7-054_DAC8501简易信号发生器(单通道SPI DMA方式,16bit分辨率, 0-5V输出)

V7-055_DAC8501简易信号发生器(双通道SPI查询方式,16bit分辨率, 0-5V输出)

实验目的:

  1. 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。

实验内容:

  1. DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
  2. DAC8501本身仅支持一路输出,而模块上是带了两片DAC8501,其中只有一路的片选可以支持SPI NSS复用, 所以只有一路支持SPI DMA。
  3. DAC8501供电电压2.7-5.5V,模拟输出带宽350KHz。

实验操作:

  1. 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  2. K1键按下,通道1输出方波。
  3. K2键按下,通道1输出正弦波。
  4. K3键按下,通道1输出直流。

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

技术图片 

波形效果:

技术图片 

模块插入位置:

技术图片 

程序设计:

  系统栈大小分配:

技术图片 

  RAM空间用的DTCM:

技术图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
bsp_InitDWT();      /* 初始化DWT时钟周期计数器 */       
    bsp_InitKey();         /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();       /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitLPUart();     /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();     /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();         /* 初始化LED */    
bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */

    /* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */    
    bsp_InitDAC8501();  /* 初始化配置DAC8501 */
}

 

  MPU配置和Cache配置:

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区以及SRAM4

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_64KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

 

  每10ms调用一次按键处理:

按键处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_RunPer10ms
*    功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求
*              不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_RunPer10ms(void)
{
    bsp_KeyScan10ms();
}

 

  主功能:

主程序实现如下操作:

  •   启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  •   K1键按下,通道1输出方波。
  •   K2键按下,通道1输出正弦波。
  •   K3键按下,通道1输出直流。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */

    DemoSpiDac();   /* SPI DAC测试 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DemoSpiDac
*    功能说明: DAC8501测试
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiDac(void)
{
    uint8_t i=0;
    uint8_t ucKeyCode;    /* 按键代码 */
    
    sfDispMenu();        /* 打印命令提示 */
    
    bsp_StartAutoTimer(0, 200);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    
    
    /* 生成方波数据 */
    MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
    
    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
    
    while(1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
        
        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }
        
        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下,通道1输出方波 */
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 50; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                    }
                    
                    for(i =50; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                    }

                    /* 触发速度1MHz */
                    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下,通道1输出正弦波 */
                    /* 生成正弦波数据 */    
                    MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
                    
                    /* 触发速度1MHz */
                    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下,通道1输出直流 */
                    
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                    }

                    /* 触发速度1MHz */
                    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000);
                    break;

                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

75.14          实验例程说明(IAR)

注:本章是配套了两个例子的,这里我们以SPI DMA方式进行说明。

配套例子:

V7-054_DAC8501简易信号发生器(单通道SPI DMA方式,16bit分辨率, 0-5V输出)

V7-055_DAC8501简易信号发生器(双通道SPI查询方式,16bit分辨率, 0-5V输出)

实验目的:

  1. 学习DAC8501的SPI DMA驱动方式实现。

实验内容:

  1. DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。
  2. DAC8501本身仅支持一路输出,而模块上是带了两片DAC8501,其中只有一路的片选可以支持SPI NSS复用, 所以只有一路支持SPI DMA。
  3. DAC8501供电电压2.7-5.5V,模拟输出带宽350KHz。

实验操作:

  1. 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  2. K1键按下,通道1输出方波。
  3. K2键按下,通道1输出正弦波。
  4. K3键按下,通道1输出直流。

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

技术图片 

波形效果:

技术图片 

模块插入位置:

技术图片 

程序设计:

  系统栈大小分配:

技术图片 

  RAM空间用的DTCM:

技术图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
bsp_InitDWT();      /* 初始化DWT时钟周期计数器 */       
    bsp_InitKey();         /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();       /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitLPUart();     /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();     /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();         /* 初始化LED */    
bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */

    /* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */    
    bsp_InitDAC8562();    /* 初始化配置DAC8562/8563 */
}

 

  MPU配置和Cache配置:

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区以及SRAM4

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* 配置SRAM4的MPU属性为Non-cacheable */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_64KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

 

  每10ms调用一次按键处理:

按键处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_RunPer10ms
*    功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求
*              不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_RunPer10ms(void)
{
    bsp_KeyScan10ms();
}

 

  主功能:

主程序实现如下操作:

  •   启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  •   K1键按下,通道1输出方波。
  •   K2键按下,通道1输出正弦波。
  •   K3键按下,通道1输出直流。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */

    DemoSpiDac();   /* SPI DAC测试 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DemoSpiDac
*    功能说明: DAC8501测试
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiDac(void)
{
    uint8_t i=0;
    uint8_t ucKeyCode;    /* 按键代码 */
    
    sfDispMenu();        /* 打印命令提示 */
    
    bsp_StartAutoTimer(0, 200);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    
    
    /* 生成方波数据 */
    MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
    
    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
    
    while(1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
        
        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }
        
        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下,通道1输出方波 */
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 50; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 0;
                    }
                    
                    for(i =50; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                    }

                    /* 触发速度1MHz */
                    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下,通道1输出正弦波 */
                    /* 生成正弦波数据 */    
                    MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
                    
                    /* 触发速度1MHz */
                    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下,通道1输出直流 */
                    
                    /* 生成方波数据 */
                    for(i =0; i< 100; i++)
                    {
                        ch1buf[i] = 65535;
                    }

                    /* 触发速度1MHz */
                    DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000);
                    break;

                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

75.15   总结

本章节涉及到的知识点非常多,特别是SPI DMA方式驱动的实现方法,需要大家稍花点精力去研究。

 

以上是关于STM32H7教程第75章 STM32H7的SPI总线应用之驱动DAC8501(双路输出,16bit分辨率,0-5V)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

STM32H7教程第14章 STM32H7的电源,复位和时钟系统

STM32H7教程第39章 STM32H7的DMAMUX基础知识(重要)

STM32H7教程第49章 STM32H7的FMC总线应用之SDRAM

STM32H7的DSP教程第33章 STM32H7不限制点数FFT实现

STM32H7教程第89章 STM32H7的CAN FD总线基础之前世今生

STM32H7教程第92章 STM32H7的FDCAN总线应用之双FDCAN实现(支持经典CAN)