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使用 AD3541R 和 STM32F410RB 创建快速且可靠的信号转换

将数字数据转换为模拟信号

DAC 13 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DAC 13 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

高精度数字到模拟转换。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DAC 13 Click 基于Analog Devices的AD3541R,这是一款单通道、16位、16-MUPS电压输出DAC,具有可编程输出范围。它使用电流驱动DAC架构,参考电压为2.5V(内部参考电压,同时也可以在VREF引脚上提供外部参考电压),通过内部跨阻放大器(TIA)将DAC电流转换为电压。AD3541R还在模拟和数字域中具有多个错误检查器,以保证在数据采集系统、过程控制设备等各种应用中的安全操作。AD3541R有五个预配置的输出电压范围:0V至2.5V;0V至5V;0V至10V;-5V至+5V;和-2.5V至+7.5V。输出范围的选择需要组合寄存器配置和给定的跨阻增益(x1或x2输出增益跳线位置)。这些漂移补偿反馈电阻或跨阻增益用

于内部TIA,缩放输出电压。集成于AD3542R的TIA电源必须根据选定的输出范围进行调整。除了内部TIA电源外,用户还可以在标记为VEXT的连接器上提供外部跨阻放大器电源。选择可以通过板载标记为Output Amp Voltage的SMD跳线在适当位置标记为INT或EXT进行。此Click板™通过多功能SPI接口与MCU通信,能够在经典和双SPI模式下以单倍或双倍数据速率操作。AD3541R具有两种更新模式,提供最大速度和最大精度,同步或异步。同步更新发生在通过mikroBUS™插座的AN引脚路由的外部LDC信号触发DAC输出变化时,当其处于低状态时,如果输入寄存器有新数据,DAC寄存器会更新,否则,当新数据写入输入寄存器

时,DAC会自动更新(LDC高)。异步更新发生在DAC输出变化跟随寄存器组操作时。AD3541R还具有一个额外的中断警报信号,通过mikroBUS™插座的INT引脚标记为ALT,指示模拟和数字域中的异常情况,以及通过mikroBUS™插座的RST引脚路由的一般复位功能。在复位后和初始化失败的情况下,ALT引脚也会被设置。此Click板™可以在3.3V和5V逻辑电压电平下工作,通过VCC SEL跳线选择。适当的电压电平转换由适当的电压电平转换器执行,而板载LDO AP2112确保推荐的电源电压电平为AD3541R供电。此外,该Click板™还配备了一个库,包含易于使用的功能和示例代码,可作为进一步开发的参考。

DAC 13 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Data Update
PC0
AN
Reset
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Alert
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DAC 13 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 DAC 13 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dac13_set_output_range - 此函数设置输出电压范围,以及选定范围的 @b ctx->v_zero_scale 和 @b ctx->v_full_scale 变量。

  • dac13_set_dac_value - 此函数设置原始DAC值。

  • dac13_set_output_voltage - 此函数设置DAC输出电压。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief DAC 13 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DAC 13 click board by changing 
 * the outputs voltage level every 2 seconds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the output voltage every 2 seconds and logs the voltage value on the USB UART.
 * It will go through the entire voltage range taking into account the number of steps
 * which is defined below.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dac13.h"

#define NUMBER_OF_STEPS 20  // A number of steps by which the entire voltage range will be divided, must be >= 1. 

static dac13_t dac13;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    dac13_cfg_t dac13_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    dac13_cfg_setup( &dac13_cfg );
    DAC13_MAP_MIKROBUS( dac13_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == dac13_init( &dac13, &dac13_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( DAC13_ERROR == dac13_default_cfg ( &dac13 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    float step = ( dac13.v_full_scale - dac13.v_zero_scale ) / ( NUMBER_OF_STEPS - 1 );
    float out_voltage = dac13.v_zero_scale;
    for ( uint8_t cnt = 0; cnt < NUMBER_OF_STEPS; cnt++ )
    {
        if ( DAC13_OK == dac13_set_output_voltage ( &dac13, out_voltage ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Output voltage : %.2f V\r\n\n", out_voltage );
            out_voltage += step;
            Delay_ms ( 2000 );
        }
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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