STM32C5A3R开发(6)----DAC固定电压输出

概述

本章介绍如何使用 STM32C5 片内 DAC 实现固定模拟电压输出。STM32C5 的 DAC 支持 12 位/8 位分辨率、外部引脚输出、输出缓冲以及 DMA 等功能，12 位模式下数字量范围为 0～4095。
本实验使用 DAC1 Channel 1，通过 PA4（DAC1_OUT1） 输出模拟电压。程序根据参考电压和目标输出电压计算 DAC 数字量，并使用 HAL_DAC_SetChannelData() 设置转换数据，随后通过 HAL_DAC_StartChannel() 启动 DAC 输出。

需要样片的可以加群申请：925643491 / 615061293 。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV1RVbX6LEWd/

样品申请

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源码下载

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/93403516

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。
主控为STM32C5A3RGT6

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32C5A3R_SENSOR

https://gitee.com/CoreMaker/STM32C5A3R_SENSOR

生成STM32CUBEMX2

用STM32CUBEMX2生成例程，这里使用MCU为STM32C5A3RGT6。

1. 打开 STM32CubeMX2 后，进入 Home 首页
2. 点击 MCU，基于具体芯片型号创建工程

在 MCU name 中输入 STM32C5A3RGT6，选择对应的 STM32C5 芯片型号后，点击 Continue 进入下一步工程配置。

填写工程名称和保存路径后，点击 “Automatically Download, Install & Create Project”，STM32CubeMX2 会自动下载所需软件包并创建工程。

STM32CubeMX2 提示 Project Successfully Created 后，点击右下角 “Launch Project” 进入工程配置界面。

时钟树配置

1. 点击左侧外设配置入口，进入 Peripherals 配置界面
2. 在 System 分类下选择 RCC，用于配置系统时钟源
3. HSE Source 选择 Crystal/ceramic resonator，启用外部高速晶振
4. LSE Source 选择 Crystal/ceramic resonator，启用外部低速晶振

1. 点击左侧 Clock 图标，进入时钟树配置界面
2. HSE OSC：设置外部高速晶振频率，这里配置为 24 MHz
3. PSI Mux / PLL：选择并配置 PLL 时钟源，用于倍频生成系统主频
4. System Mux：选择系统时钟来源，当前系统主频配置为 144 MHz

DEBUG配置

在 Peripherals 中选择 Cortex → DEBUG，将 Mode 配置为 Single-wire trace asynchronous，用于后续程序下载、在线调试和 Trace 调试功能。

串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

1. 在左侧 Peripherals 中选择 Connectivity → USART1
2. Mode 选择 Async，表示配置为异步串口模式
3. Function used by the component 显示为 UART，说明 USART1 在异步模式下使用 UART HAL 驱动
4. 串口参数配置为：115200 波特率、8 位数据位、无校验、1 位停止位、收发模式

1. GPIO Tx：USART1_TX 选择 PA9
2. GPIO Rx：USART1_RX 选择 PA10
3. PA9 / PA10 均配置为 Alternate 复用功能模式
4. Pull 选择 No pull-up and no pull-down，Output type 选择 Push pull，Speed 选择 Low

DAC配置

打开 STM32CubeMX2，进入 DAC 外设配置界面，配置步骤如下。

1. 进入 Peripherals 外设配置页面。
2. 在 Analog 分类中选择 DAC1。
3. 点击 Active 使能 DAC1 外设。
4. 使能 Channel 1，并设置为 12 bits - right alignment；关闭 Trigger，开启 Output Buffer，输出连接选择 External pin，数据格式选择 Unsigned，Wave generation 和 Sample and Hold 保持关闭。
   本实验采用软件直接更新 DAC 数据，因此不需要外部触发源。ST 官方 STM32CubeMX2 DAC 基础输出教程同样建议在固定电压输出场景下关闭 Trigger，并可开启 Output Buffer 以提高输出驱动能力。

继续向下配置 System 参数。
DAC1 Channel 1 的外部输出信号 DAC1_OUT1 选择 PA4 引脚。根据 STM32C5 数据手册，PA4 支持 DAC1_OUT1 模拟输出功能。
GPIO 参数保持默认模拟输出配置：
● DAC1_OUT1：PA4
● Mode：Analog
● Pull：No pull-up and no pull-down
本实验仅通过软件设置 DAC 数据寄存器，实现固定模拟电压输出，不需要连续搬运数据，因此 DMA Channel 1 保持关闭，同时不使用 DAC 中断，NVIC Interrupt 保持关闭

生成项目

1. 修改配置后，左下角会提示 Click to save，需要先保存当前工程配置
2. 点击左侧 Project settings，进入工程生成设置页面
3. 在 IDE Project Generation 中选择工程格式和工具链，本例选择 CMake + GCC，然后点击 Generate IDE project 生成工程

导入STM32CubeIDE

1. 打开 STM32CubeIDE，点击菜单栏 File
2. 选择 Import…，准备导入 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程

1. 在 Import 窗口中展开 Import STM32 Project
2. 选择 STM32 CMake Project
3. 点击 Next，进入 CMake 工程路径选择页面

1. Project name：填写导入到 STM32CubeIDE 中显示的工程名称
2. Source directory：选择 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程目录
3. 点击 Next，继续完成工程导入

1. Toolchain：选择 MCU ARM GCC，表示使用 ARM GCC 工具链进行编译
2. MCU：确认芯片型号为 STM32C5A3RGTx，与前面 STM32CubeMX2 中选择的 MCU 保持一致
3. CPU/Core：确认内核为 Cortex-M33，Core 为 0
4. 点击 Finish，完成 CMake 工程导入

设置工程编码

1. 在 Project Explorer 中选中当前工程
2. 点击菜单栏 Project
3. 选择 Properties，进入工程属性设置

1. 在工程属性中选择 Resource
2. Text file encoding 选择 Other
3. 编码格式输入 GBK
4. 点击 Apply and Close 保存设置

添加头文件

在 main.c 中添加头文件

#include"mx_usart1.h"#include<stdio.h>#include<string.h>

printf 重定向

为了让 printf() 输出到 USART1，需要重写 _write() 函数。GCC 工程中，printf() 底层会调用 _write() 输出字符，因此只需要在 _write() 中调用 HAL_UART_Transmit()，就可以把 printf() 的内容通过串口发送出去。

int_write(intfile,char*ptr,intlen){hal_uart_handle_t*huart1=mx_usart1_uart_gethandle();if(huart1!=NULL){HAL_UART_Transmit(huart1,ptr,len,1000);}returnlen;}

变量定义

STM32C542 的 DAC 为 12 位分辨率，数字量范围为 0～4095。这里假设 DAC 参考电压 VREF+ 为 3.3 V，目标输出电压设置为 1.65 V，程序根据目标电压自动计算需要写入 DAC 的数字值。ST 官方 STM32C5 HAL 文档给出的 DAC 输出关系为：
VOUT=(VREF+)×4095/DOR

当目标电压为 1.65 V 时：
DAC_OUTPUT_VALUE=1650×4095/3300≈2047

/* DAC reference voltage, unit: mV */#defineDAC_VREF_MV3300U/* Target DAC output voltage, unit: mV */#defineDAC_OUTPUT_MV1650U/* 12-bit DAC maximum digital value */#defineDAC_MAX_VALUE4095U/* Calculate DAC digital value */#defineDAC_OUTPUT_VALUE((DAC_OUTPUT_MV*DAC_MAX_VALUE)/DAC_VREF_MV)

主程序

首先通过 mx_dac1_gethandle() 获取 DAC1 的操作句柄，并判断句柄是否有效。随后调用 HAL_DAC_SetChannelData() 将计算得到的 DAC_OUTPUT_VALUE 写入 DAC1 Channel 1 的数据保持寄存器。根据 ST 官方 STM32C5 HAL2 的说明，启动 DAC 前应先调用 HAL_DAC_SetChannelData() 设置初始转换数据，再调用 HAL_DAC_StartChannel() 启动对应 DAC 通道。
本实验设置参考电压为 3.3 V、目标输出电压为 1.65 V，对应 12 位 DAC 数字量约为 2047：
DOR=1.65/3.3×4095≈2047

/* Get DAC1 handle */hal_dac_handle_t*hdac1=mx_dac1_gethandle();if(hdac1==NULL){return(-1);}/* * Set DAC Channel 1 data. * * VOUT = VREF+ × DOR / 4095 * * VREF+ = 3.3 V * VOUT = 1.65 V * * DOR ≈ 2047 */if(HAL_DAC_SetChannelData(hdac1,HAL_DAC_CHANNEL_1,DAC_OUTPUT_VALUE)!=HAL_OK){return(-1);}/* Start DAC1 Channel 1 */if(HAL_DAC_StartChannel(hdac1,HAL_DAC_CHANNEL_1)!=HAL_OK){return(-1);}printf("STM32C542 DAC Test\r\n");printf("DAC1_OUT1: PA4\r\n");printf("DAC Output: %lu mV\r\n",(unsignedlong)DAC_OUTPUT_MV);printf("DAC Value : %lu\r\n",(unsignedlong)DAC_OUTPUT_VALUE);

测试结果

程序运行后，通过串口可以看到 DAC1 使用 PA4（DAC1_OUT1） 输出，目标电压设置为 1650 mV，对应 12 位 DAC 数字量为 2047。
使用万用表测量 PA4 引脚，实际输出电压约为 1.653 V，与理论输出 1.650 V 基本一致，误差约 3 mV，说明 STM32C542 DAC 固定电压输出功能正常。