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30 分钟

使用DAC8554和STM32F410RB将数字数据流转换为模拟信号

数据塑造模拟潜力

DAC 8 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DAC 8 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

通过我们的 DAC 解决方案,体验精度与转化的协同效应。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DAC 8 Click 基于德州仪器(Texas Instruments)出品的 DAC8554IPWR,这是一款 16 位、四通道、超低毛刺、输出电压型数字-模拟转换器(DAC)。该器件具有出色的线性度和极低的毛刺,同时还集成了高精度输出放大器,可在宽电源电压范围内实现轨到轨(rail-to-rail)输出摆幅。DAC8554IPWR 还具备上电复位功能,确保 DAC 输出在上电时维持在零电平,直到进行有效写入操作。此外,它还提供掉电模式,在该模式下,每个通道的电流消耗可降至仅 175nA。  为实现 DAC8554IPWR 的全范围可编程参考电压,DAC 8 Click 板搭配了另一颗 DAC——

DAC60501MDGSR,这是一款 12 位 DAC,同样来自德州仪器。该 DAC 的输出连接至 DAC8554IPWR 的 VREF 引脚,从而可将参考电压设置在 0V 到 5V 之间,既能提供高精度,又能保持低功耗,使得 DAC 8 Click 成为适用于需要高精度 16 位 DAC 输出的应用的完全可定制化解决方案。DAC60501MDGSR 通过 I2C 接口与主控 MCU 通信,支持最高 100kHz 时钟频率,并通过板载 ADDR SEL 跳线选择 I2C 地址。  DAC8554IPWR 则通过 3 线 SPI 接口与 MCU 通信,兼容标准 SPI、QSPI™、MICROWIRE™,并支持高达 50MHz 的时钟速率。该器件还具备软件同

时更新功能,可通过 mikroBUS™ 的 PWM 引脚触发——新数据写入后,所有 DAC 通道可同时同步更新。  此外,板载 CS 引脚用于启用 SPI 接口连接到串口,控制 DAC8554IPWR 的数据传输。DAC 8 Click 支持 3.3V 和 5V 逻辑电平,用户可通过板载 VCC SEL 跳线选择适配目标系统的工作电压。  更多关于 DAC8554IPWR 的功能、电气规格和典型性能,请参考其数据手册。该 Click 板还配备了驱动库,包含易于使用的函数和使用示例,可作为开发时的参考。

DAC 8 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

NC
NC
AN
SPI Enable
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
Software Update
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DAC 8 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
Board mapper by product8 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

软件支持

库描述

DAC 8 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
该 Click 板搭载一个 12 位缓冲数字转模拟转换器(DAC),通过外部电压参考将数字值转换为相应的电压电平。

关键功能:

  • dac8_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • dac8_init - 初始化函数。

  • dac8_device_config - 配置 DAC 8 Click 板上的数字转模拟输出。

  • dac8_load_dac - 所有通道的缓冲器需先加载期望数据,然后调用此函数加载至 DAC 输出。

  • dac8_set_vref - 设置 DAC 8 Click 板的精密内部参考电压。

应用初始化
初始化驱动以启用 I2C 接口,配置 DAC60501:执行软件复位、禁用同步和内部参考电压、关闭掉电模式,并将设定参考电压内部除以 2,同时为对应 DAC 通道配置放大器增益为 2。初始化驱动以启用 SPI 接口,启用 DAC8554,并输出初始化日志信息。

应用任务
此示例展示了 DAC 8 Click 板的使用方式。DAC 8 板将依次更改各通道的输出电压值:通道 A ~ 2500 mV,通道 B ~ 1250 mV,通道 C ~ 625 mV,通道 D ~ 312 mV。所有变化通过 USB UART 进行日志记录,每 5 秒更新一次。

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 
 * \brief Dac8 Click example
 * 
 * # Description
 * This Click carries 12-bit buffered Digital-to-Analog Converter. It converts digital value to 
 * the corresponding voltage level using external voltage reference. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enables - I2C.
 * Configure DAC60501: executes call software reset, disable sync and internal reference and 
 * disable Power-down mode, the set reference voltage is internally divided by a factor of 2,
 * amplifier for corresponding DAC has a gain of 2.
 * Initialization driver enables - SPI, enable DAC8554, also write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example that demonstrates the use of the DAC 8 Click board.
 * DAC 8 board changeing output values:
 * Channel A ~ 2500 mV, Channel B ~ 1250 mV,
 * Channel C ~  625 mV, Channel D ~  312 mV.
 * All data logs write on USB uart changes every 5 sec.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dac8.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static dac8_t dac8;
static log_t logger;

dac8_cfg_data_t cfg_dac;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dac8_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    dac8_cfg_setup( &cfg );
    DAC8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    
    dac8_init( &dac8, &cfg, DAC8_MASTER_I2C );

    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  I2C driver init.   \r\n" );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "      DAC60501       \r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "     Soft reset      \r\n" );
    dac8_soft_reset( &dac8 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  Disable sync. mode \r\n" );
    dac8_enable_sync( &dac8, DAC8_SYNC_DISABLE );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "    Set config.:     \r\n" );
    log_printf( &logger, " Enable:             \r\n" );
    log_printf( &logger, " Internal reference  \r\n" );
    log_printf( &logger, " Disable:            \r\n" );
    log_printf( &logger, " Power-down mode     \r\n" );
    dac8_set_config( &dac8, DAC8_CONFIG_REF_PWDWN_ENABLE, DAC8_CONFIG_DAC_PWDWN_DISABLE );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  Vref divided by 2  \r\n" );
    log_printf( &logger, "  Set DAC gain of 2  \r\n" );
    dac8_set_gain( &dac8, DAC8_GAIN_REF_DIV_2, DAC8_GAIN_BUFF_GAIN_1 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " Set Vref ~ 2500 mV  \r\n" );
    dac8_set_vref( &dac8, 2500 );
    Delay_ms ( 1000 );

    dac8_init( &dac8, &cfg, DAC8_MASTER_SPI );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  SPI driver init.   \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "       DAC8554       \r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "    Enable DAC8554   \r\n" );
    dac8_device_enable( &dac8, DAC8_DAC8554_ENABLE );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    
    cfg_dac.addr = DAC8_ADDR_DEFAULT;
    cfg_dac.ctrl_upd_an_out = DAC8_CTRL_UPD_AN_OUT_SINGLE_CH_STORE;
    cfg_dac.dac_sel = DAC8_DAC_SEL_CH_A;
    cfg_dac.pwr_mode = DAC8_PWR_MODE_POWER_UP;
    cfg_dac.dac_val = 0xFFFF;
    
    log_printf( &logger, " Channel A ~ 2500 mV \r\n" );
    dac8_device_config( &dac8, cfg_dac );
    dac8_load_dac(  &dac8 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );

    cfg_dac.addr = DAC8_ADDR_DEFAULT;
    cfg_dac.ctrl_upd_an_out = DAC8_CTRL_UPD_AN_OUT_SINGLE_CH_STORE;
    cfg_dac.dac_sel = DAC8_DAC_SEL_CH_B;
    cfg_dac.pwr_mode = DAC8_PWR_MODE_POWER_UP;
    cfg_dac.dac_val = 0x7FFF;

    log_printf( &logger, " Channel B ~ 1250 mV \r\n" );
    dac8_device_config(  &dac8, cfg_dac );
    dac8_load_dac( &dac8 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    
    cfg_dac.addr = DAC8_ADDR_DEFAULT;
    cfg_dac.ctrl_upd_an_out = DAC8_CTRL_UPD_AN_OUT_SINGLE_CH_STORE;
    cfg_dac.dac_sel = DAC8_DAC_SEL_CH_C;
    cfg_dac.pwr_mode = DAC8_PWR_MODE_POWER_UP;
    cfg_dac.dac_val = 0x3FFF;

    log_printf( &logger, " Channel C ~  625 mV \r\n" );
    dac8_device_config(  &dac8, cfg_dac );
    dac8_load_dac( &dac8 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );

    cfg_dac.addr = DAC8_ADDR_DEFAULT;
    cfg_dac.ctrl_upd_an_out = DAC8_CTRL_UPD_AN_OUT_SINGLE_CH_STORE;
    cfg_dac.dac_sel = DAC8_DAC_SEL_CH_D;
    cfg_dac.pwr_mode = DAC8_PWR_MODE_POWER_UP;
    cfg_dac.dac_val = 0x1FFF;

    log_printf( &logger, " Channel D ~  312 mV\r\n" );
    dac8_device_config(  &dac8, cfg_dac );
    dac8_load_dac(  &dac8 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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