初学者
10 分钟

使用DAC63204-Q1和STM32G071RB将数字信号转换为模拟电压或电流

符合汽车标准的12位数字到模拟转换器(DAC)

DAC 16 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DAC 16 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

是电压裕度调整与缩放、偏置和校准的直流设定点、波形生成等应用的理想选择

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DAC 16 Click基于德州仪器的DAC63204-Q1,这是一款高度可靠、符合汽车标准的四通道缓冲数字-模拟转换器(DAC)。这款12位DAC具有多功能性,提供电压和电流输出,非常适合用于电压裕度调整与缩放、直流设定点偏置和校准、波形生成等多种应用。其一个关键特性是Hi-Z断电模式,确保在断电条件下输出保持高阻抗状态,提供额外的保护并最大限度降低功耗。DAC63204-Q1支持灵活配置输出通道(OUT0-OUT3)。对于电压输出,它提供1LSB的差分非线性(DNL),并允许调整增益,选项包括1x、1.5x、2x、3x和4x。对于电流输出,提供±25μA至±250μA的范围,具有1LSB的积分非线性(INL)和差

分非线性(DNL)(8位),非常适合需要精确电流控制的应用。该DAC可以使用内部参考、外部参考(通过未焊接的VREF EXT引脚选择),或直接使用电源作为参考。满量程输出电压范围可以根据参考源从1.8V到5V不等。内部和外部电压参考的选择可以通过VREF SEL跳线轻松管理,选择INT或EXT位置。与主MCU的通信可以通过4线SPI或I2C接口进行。SPI接口支持高达50MHz的时钟频率,而I2C接口则支持高达1MHz的频率。通信协议的选择可以通过四个COMM SEL跳线设置,默认设置为I2C接口。此外,I2C接口允许通过ADDR SEL跳线灵活配置地址,提供四个可选I2C地址(默认设置为0x48)。除了通信功

能外,DAC 16 Click还提供了一个通用I/O(GP)引脚,可用于多种功能,如SDO引脚、LDAC、断电(PD)、状态指示、保护、故障转储或复位。GP引脚的具体功能可以通过寄存器映射配置,并可编程存储在非易失性存储器(NVM)中,以实现持久设置。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电平下运行。这样,支持3.3V和5V逻辑电平的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

DAC 16 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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
ID SEL
PC12
RST
SPI Select / ID COMM
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
Multipurpose GPIO
PC14
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 16 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 STM32G071RB 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

该库包含 DAC 16 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dac16_set_dac_data - 此函数为选定的DAC通道设置原始DAC数据。

  • dac16_start_function_gen - 此函数启动选定DAC通道的函数发生器。

  • dac16_stop_function_gen - 此函数停止选定DAC通道的函数发生器

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 16 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DAC 16 Click board by changing the voltage level
 * on the OUT0 as well as the waveform signals from a function generator on the OUT1.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the voltage level on the OUT0 as well as the waveform signals from a function
 * generator on the OUT1 every 3 seconds. The state of all outputs will be displayed
 * on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dac16.h"

static dac16_t dac16;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    dac16_cfg_t dac16_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.
    dac16_cfg_setup( &dac16_cfg );
    DAC16_MAP_MIKROBUS( dac16_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = dac16_init( &dac16, &dac16_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( DAC16_ERROR == dac16_default_cfg ( &dac16 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    static uint16_t dac = 0;
    static uint8_t waveform = DAC16_WAVEFORM_TRIANGULAR;
    if ( DAC16_OK == dac16_set_dac_data ( &dac16, DAC16_SEL_DAC_0, dac ) )
    {
        log_printf( &logger, "\r\n OUT0: %u -> %.2f V\r\n", 
                    dac, ( float ) dac * DAC16_VDD_3V3 / DAC16_DAC_DATA_MAX );
        dac += 100;
        if ( dac > DAC16_DAC_DATA_MAX )
        {
            dac = DAC16_DAC_DATA_MIN;
        }
    }
    err_t error_flag = dac16_stop_function_gen ( &dac16, DAC16_SEL_DAC_1 );
    error_flag |= dac16_config_function_gen ( &dac16, DAC16_SEL_DAC_1, waveform,
                                              DAC16_CODE_STEP_32_LSB, DAC16_SLEW_RATE_4_US );
    error_flag |= dac16_start_function_gen ( &dac16, DAC16_SEL_DAC_1 );
    if ( DAC16_OK == error_flag )
    {
        log_printf( &logger, " OUT1: " );
        switch ( waveform )
        {
            case DAC16_WAVEFORM_TRIANGULAR:
            {
                log_printf( &logger, "triangular wave at about 1kHz\r\n" );
                waveform = DAC16_WAVEFORM_SAWTOOTH;
                break;
            }
            case DAC16_WAVEFORM_SAWTOOTH:
            {
                log_printf( &logger, "sawtooth wave at about 2kHz\r\n" );
                waveform = DAC16_WAVEFORM_INV_SAWTOOTH;
                break;
            }
            case DAC16_WAVEFORM_INV_SAWTOOTH:
            {
                log_printf( &logger, "inverse sawtooth wave at about 2kHz\r\n" );
                waveform = DAC16_WAVEFORM_SINE;
                break;
            }
            case DAC16_WAVEFORM_SINE:
            {
                log_printf( &logger, "sine wave at about 10.5kHz\r\n" );
                waveform = DAC16_WAVEFORM_DISABLE;
                break;
            }
            case DAC16_WAVEFORM_DISABLE:
            {
                log_printf( &logger, "function generator disabled\r\n" );
                waveform = DAC16_WAVEFORM_TRIANGULAR;
                break;
            }
            default:
            {
                log_printf( &logger, "unknown state\r\n" );
                break;
            }
        }
        // OUT2 and OUT3 are set in dac16_default_cfg
        log_printf( &logger, " OUT2: sine wave at about 10.5kHz\r\n" );
        log_printf( &logger, " OUT3: sawtooth wave at about 2kHz\r\n" );
    }
    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

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