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使用DAC104S085和STM32G431RB将无数的数字信息转换为模拟信号

从数字到信号

DAC 6 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

DAC 6 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

随着数字信息汇聚成模拟清晰度,我们的解决方案通过实现系统间的有效通信来促进连接,开启数据转换可能性的领域。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DAC 6 Click 基于德州仪器的 DAC104S085,这是一款具有轨到轨输出的10位分辨率微功耗四路数模转换器。DAC104S085 采用 CMOS 工艺制造,架构由开关和电阻串组成,后接输出缓冲器。参考电压施加在 VREFIN 引脚,并由所有四个 DAC 输出(A、B、C 和 D)共享。这个电阻串由 1024 个等值电阻组成,每两个电阻的连接点处都有一个开关,另外还有一个接地开关。加载到 DAC 寄存器中的代码决定了哪个开关关闭,将适当的节点连接到放大器。DAC104S085 的参考电压引脚未缓冲,因此建议使用低输出阻抗的电压源驱动 VREFIN 引脚。这可以通过使用 MCP1501 来

实现,这是一种来自 Microchip 的低漂移带隙基准电压源,能够吸收和提供 20mA 的电流。带隙使用基于斩波器的放大器,有效地将漂移减少到零。可以施加到 VREFIN 引脚的参考电压范围为 1V 到 VCC(在本例中为 2.048V),提供了尽可能宽的输出动态范围,每通道最大输出电流为 11mA。DAC 6 Click 使用与标准 SPI、QSPI™ 和 MICROWIRE™ 兼容的 3 线 SPI 串行接口与 MCU 通信,并在高达 40 MHz 的时钟速率下工作。为了使用 DAC104S085 的全动态范围,可以将 VREFIN 引脚连接到电源电压 VCC。由于其低功耗,参考源可以用作参考输入或电源电压,从而提高

精度和稳定性。参考电压水平可以通过将标记为 VREF SEL 的 SMD 跳线定位到适当位置来选择,在 2.048V 和电源电压 VCC 之间进行选择。此 Click Board™ 使用 SPI 通信接口,支持 3.3V 和 5V。板载 SMD 跳线标记为 VCC SEL,允许电压选择以与 3.3V 和 5V 的 MCU 进行接口。有关 DAC104S085 功能、电气规格和典型性能的更多信息,请参阅附带的数据手册。然而,该 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和用法示例的库,可以用作进一步开发的参考。

DAC 6 Click top side image
DAC 6 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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!”

原理图

DAC 6 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 STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro 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 Compiler Selection Step Image 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 DAC 6 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dac6_set_output - 用于设置操作模式、输出通道和电平的功能

  • dac6_write_data - 将 16 位数据发送到设备的输入移位寄存器的功能

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief Dac6 Click example
 * 
 * # Description
 * DAC 6 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 
 * Initalizes SPI driver.
 * 
 * ## Application Task  
 * This example shows capabilities of DAC 6 click by changeing
 * output values from 0 to the maximum output range on all four channels.
 * Output voltage is calculated by using the equation : 
 * Vout = Vrefin * (set_out / 4095).
 * 
 *
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dac6.h"

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

static dac6_t dac6;
static log_t logger;

static uint16_t n_cnt;
static float v_out;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dac6_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.

    dac6_cfg_setup( &cfg );
    DAC6_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dac6_init( &dac6, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    for ( n_cnt = 0; n_cnt < 4096; n_cnt += 315 )
    {
        dac6.chan    = DAC6_CHANNEL_A;
        dac6.op_mod  = DAC6_WRITE_SPEC_UPDATE_OUTPUT;
        dac6.v_ref   = DAC6_V_REF_2048;
        dac6.set_out = n_cnt;
        
        v_out = dac6_set_output( &dac6 );
        
        log_printf( &logger, " Channel  A : VOUT ~ %.2f mV\r\n", v_out );
        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
        Delay_ms( 5000 );
    }

    for ( n_cnt = 0; n_cnt < 4096; n_cnt += 315 )
    {
        dac6.chan    = DAC6_CHANNEL_B;
        dac6.op_mod  = DAC6_WRITE_SPEC_UPDATE_OUTPUT;
        dac6.v_ref   = DAC6_V_REF_2048;
        dac6.set_out = n_cnt;
        
        v_out = dac6_set_output( &dac6 );
        
        log_printf( &logger, " Channel  B : VOUT ~ %.2f mV\r\n", v_out );
        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
        Delay_ms( 5000 );
    }
    
    for ( n_cnt = 0; n_cnt < 4096; n_cnt += 315 )
    {
        dac6.chan    = DAC6_CHANNEL_C;
        dac6.op_mod  = DAC6_WRITE_SPEC_UPDATE_OUTPUT;
        dac6.v_ref   = DAC6_V_REF_2048;
        dac6.set_out = n_cnt;
        
        v_out = dac6_set_output( &dac6 );
        
        log_printf( &logger, " Channel  C : VOUT ~ %.2f mV\r\n", v_out );
        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
        Delay_ms( 5000 );
    }

    for ( n_cnt = 0; n_cnt < 4096; n_cnt += 315 )
    {
        dac6.chan    = DAC6_CHANNEL_D;
        dac6.op_mod  = DAC6_WRITE_SPEC_UPDATE_OUTPUT;
        dac6.v_ref   = DAC6_V_REF_2048;
        dac6.set_out = n_cnt;
        
        v_out = dac6_set_output( &dac6 );
        
        log_printf( &logger, " Channel  D : VOUT ~ %.2f mV\r\n", v_out );
        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
        Delay_ms( 5000 );
    }
    
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

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