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第75章 STM32H7的SPI總線應用之驅動DAC8501（雙路輸出，16bit分辨率，0-5V）
本章節爲大家講解標準SPI接線方式驅動模數轉換器DAC8501，製作了中斷和DMA兩種驅動方式。
目錄
第75章 STM32H7的SPI總線應用之驅動DAC8501（雙路輸出，16bit分辨率，0-5V）
75.5.2 第2步：SPI總線的查詢，中斷和DMA方式設置
75.5.3 第3步：DAC8501的時鐘極性和時鐘相位配置
75.5.4 第4步：單SPI接口管理多個SPI設備的切換機制
75.6.3 第3步：DMAMUX同步觸發SPI DMA傳輸
75.6.6 第6步：DAC8501的時鐘極性和時鐘相位配置
75.7 SPI總線板級支持包（bsp_spi_bus.c）
75.8 DAC8501支持包中斷方式（bsp_spi_dac8501.c）
75.9 DAC8501支持包DMA方式（bsp_spidma_dac8501.c）
75.9.2 函數DAC8501_SetDacDataDMA
75.11 DAC8501驅動移植和使用（SPI DMA更新方式）
75.1 初學者重要提示
1、 學習本章節前，務必優先學習第72章。
2、 DAC8501模塊上帶了兩片8501，每片是單通道DAC，帶片上輸出緩衝運放，軌到軌輸出，16bit分辨率，支持30MHz的SPI時鐘速度。
3、 本章涉及到的知識點比較多，需要大家掌握STM32H7的SPI , DMA，TIM，DMAMUX和DAC8501的一些細節用法。
4、 H7的SPI + DMA驅動這類外設的靈活度，絕對可以媲美FPGA去控制：
- H7的SPI外設比F4系列的靈活性強太多了，主要表現在兩個方面：數據的傳輸支持了4-32bit，特別是那個NSS片選引腳，超強勁，可以做各種時間插入，靈活應對了市場上這類芯片的需求。
- DMA這塊相比F4系列，有了質的飛躍，支持了DMAMUX，這個DMAMUX除了帶來靈活的觸發源選擇，還支持了各種觸發事件和同步觸發功能。本章配套例子的觸發週期控制就是利用了DMAMUX的同步觸發功能。
5、 本章配套了中斷和DMA兩種更新方式的案例，DMA實現方式與中斷更新方式完全不同，因爲DMA方式要使用硬件SPI1 NSS片選引腳驅動DAC8501。而中斷更新方式使用公共的總線驅動文件bsp_spi_bus.c，片選是通過通用IO方式控制，支持串行FLASH、TSC2046、VS1053、AD7705、ADS1256等SPI設備。大家在看例子的時候要注意。
6、 對於本章教程配套例子的SPI DMA方式，這裏特別注意一點，定時器觸發一次，就會讓SPI以DMA方式傳輸24bit數據。
7、 DAC8501數據手冊，模塊原理圖和接線圖都已經放到本章教程配置例子的Doc文件裏。
75.2 DAC結構分類和技術術語
在本教程的第74章進行了詳細說明。
75.3 DAC8501硬件設計
DAC的原理圖下載：
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=97082 。
75.3.1 DAC8501模塊規格
產品規格：
1、供電電壓： 2.7 - 5.5V【3.3V供電時，輸出電壓也可以到5V】。
2、通道數： 2路 （通過2片DAC8501E實現）。
3、輸出電壓範圍 ： 0 - 5V【零位 < 0.020V， 滿位 > 4.970V】。
4、分辨率： 16位。
5、功耗 : 小於10mA。
6、MCU接口 ：高速 SPI （30M) 支持 3.3V和5V單片機。
7、DAC輸出模擬帶寬：350KHz。
8、DAC輸出響應： 10uS 到 0.003% FSR。
產品特點：
1、輸出和供電電壓無關；模塊內帶升壓電路和5V基準。
2、自適應單片機的電平（2.7 - 5V 均可以）。
3、輸出電壓軌到軌，最高電壓可以到 4.970V 以上。
產品效果：
75.3.2 DAC8501硬件接口
V7板子上DAC8501模塊的插座的原理圖如下：
實際對應開發的位置如下：
75.4 DAC8501關鍵知識點整理（重要）
驅動DAC8501需要對下面這些知識點有個認識。
75.4.1 DAC8501基礎信息
- 單通道DAC，帶片上輸出緩衝運放，軌到軌輸出，16bit分辨率，支持30MHz的SPI時鐘速度。
- 模擬輸出帶寬350KHz。
- 供電範圍2.7V到5.5V。
- 具有低功耗特性。
- 上電覆位輸出0V。
75.4.2 DAC8501每個引腳的作用
DAC8501的封裝形式：
- Vdd
供電範圍2.7-5.5V。
- Vref
穩壓基準輸入。
- Vfb
輸出運放的反饋。
- Vout
模擬輸出電壓，輸出運放具有軌到軌特性。
- SYNC （片選）
低電平有效，當SYNC變爲低電平時，它使能輸入移位寄存器，並且數據採樣在隨後的時鐘下降沿。 DAC輸出在第24個時鐘下降沿之後更新。 如果SYNC在第23個時鐘沿之前變高，SYNC的上升沿將充當中斷，並且DAC8501將忽略寫序列。
- SCLK
時鐘輸入端，支持30MHz。
- Din
串行時鐘輸入，每個時鐘下降沿將數據寫到的24bit的輸入移位寄存器。
- GND
接地端。
75.4.3 DAC8501輸出電壓計算公式
DAC8501的計算公式如下：
- D
配置DAC8501數據輸出寄存器的數值，範圍0 到2^16 – 1，即0到65535。
- VREF
使用外部參考電壓，由VREFIN引腳的輸入決定。
- Vout
輸出電壓。
75.4.4 DAC8501時序圖
DAC8501的時序圖如下：
這個時序裏面有三個參數尤其重要，後面時序配置要用到。
- f（1）
供電2.7到3.6V時，最高時鐘20MHz。
供電3.6到5.5V時，最高時鐘30MHz。
- t（4）
SYNC低電平有效到SCLK第1個上降沿信號的時間沒有最小值限制，可以爲0。
- t（8）
每傳輸24bit數據後，SYNC要保持一段時間的高電平。
供電2.7到3.6V時，最小要求50ns。
供電3.6到5.5V時，最小要求33ns。
75.4.5 DAC8501寄存器配置
DAC8501的寄存器配置是24bit格式：
控制DAC8501每次要傳輸24bit數據，高8bit控制位 + 16bit數據位。
控制位的PD1和PD0定義如下：
PD1 PD0 決定4種工作模式
0 0 ---> 正常工作模式
0 1 ---> 輸出接1K歐到GND
1 0 ---> 輸出100K歐到GND
1 1 ---> 輸出高阻
75.5 DAC8501驅動設計（中斷更新方式）
DAC8501的程序驅動框架設計如下：
有了這個框圖，程序設計就比較好理解了。
75.5.1 第1步：SPI總線配置
spi總線配置通過如下兩個函數實現：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_InitSPIBus
* 功能說明: 配置SPI總線。
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIBus(void)
{
g_spi_busy = 0;
bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_1EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_InitSPIParam
* 功能說明: 配置SPI總線參數，時鐘分頻，時鐘相位和時鐘極性。
* 形 參: _BaudRatePrescaler SPI總線時鐘分頻設置，支持的參數如下：
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分頻
*
* _CLKPhase 時鐘相位，支持的參數如下：
* SPI_PHASE_1EDGE SCK引腳的第1個邊沿捕獲傳輸的第1個數據
* SPI_PHASE_2EDGE SCK引腳的第2個邊沿捕獲傳輸的第1個數據
*
* _CLKPolarity 時鐘極性，支持的參數如下：
* SPI_POLARITY_LOW SCK引腳在空閒狀態處於低電平
* SPI_POLARITY_HIGH SCK引腳在空閒狀態處於高電平
*
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)
{
/* 提高執行效率，只有在SPI硬件參數發生變化時，才執行HAL_Init */
if (s_BaudRatePrescaler == _BaudRatePrescaler && s_CLKPhase == _CLKPhase && s_CLKPolarity == _CLKPolarity)
{
return;
}
s_BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler;
s_CLKPhase = _CLKPhase;
s_CLKPolarity = _CLKPolarity;
/* 設置SPI參數 */
hspi.Instance = SPIx; /* 例化SPI */
hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; /* 設置波特率 */
hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; /* 全雙工 */
hspi.Init.CLKPhase = _CLKPhase; /* 配置時鐘相位 */
hspi.Init.CLKPolarity = _CLKPolarity; /* 配置時鐘極性 */
hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; /* 設置數據寬度 */
hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 數據傳輸先傳高位 */
hspi.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; /* 禁止TI模式 */
hspi.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 禁止CRC */
hspi.Init.CRCPolynomial = 7; /* 禁止CRC後，此位無效 */
hspi.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_8BIT; /* 禁止CRC後，此位無效 */
hspi.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; /* 使用軟件方式管理片選引腳 */
hspi.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_01DATA; /* 設置FIFO大小是一個數據項 */
hspi.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_DISABLE; /* 禁止脈衝輸出 */
hspi.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI後，SPI相關引腳保持當前狀態 */
hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* SPI工作在主控模式 */
/* 復位配置 */
if (HAL_SPI_DeInit(&hspi) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 初始化配置 */
if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
}
關於這兩個函數有以下兩點要做個說明：
- 函數bsp_InitSPIBus裏面的配置是個初始設置。實際驅動芯片時，會通過函數bsp_InitSPIParam做再配置。
- 函數bsp_InitSPIParam提供了時鐘分頻，時鐘相位和時鐘極性配置。驅動不同外設芯片時，基本上調整這三個參數就夠。當SPI接口上接了多個不同類型的芯片時，通過此函數可以方便的切換配置。
75.5.2 第2步：SPI總線的查詢，中斷和DMA方式設置
注：對於DAC8501，請使用查詢方式。
SPI驅動的查詢，中斷和DMA方式主要通過函數bsp_spiTransfer實現數據傳輸：
/*
*********************************************************************************************************
* 選擇DMA，中斷或者查詢方式
*********************************************************************************************************
*/
//#define USE_SPI_DMA /* DMA方式 */
//#define USE_SPI_INT /* 中斷方式 */
#define USE_SPI_POLL /* 查詢方式 */
/* 查詢模式 */
#if defined (USE_SPI_POLL)
uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
/* 中斷模式 */
#elif defined (USE_SPI_INT)
uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
/* DMA模式使用的SRAM4 */
#elif defined (USE_SPI_DMA)
#if defined ( __CC_ARM ) /* IAR *******/
__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#elif defined (__ICCARM__) /* MDK ********/
#pragma location = ".RAM_D3"
uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#pragma location = ".RAM_D3"
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#endif
#endif
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_spiTransfer
* 功能說明: 啓動數據傳輸
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_spiTransfer(void)
{
if (g_spiLen > SPI_BUFFER_SIZE)
{
return;
}
/* DMA方式傳輸 */
#ifdef USE_SPI_DMA
wTransferState = TRANSFER_WAIT;
if(HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
while (wTransferState == TRANSFER_WAIT)
{
;
}
#endif
/* 中斷方式傳輸 */
#ifdef USE_SPI_INT
wTransferState = TRANSFER_WAIT;
if(HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
while (wTransferState == TRANSFER_WAIT)
{
;
}
#endif
/* 查詢方式傳輸 */
#ifdef USE_SPI_POLL
if(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen, 1000000) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
#endif
}
通過開頭宏定義可以方便的切換中斷，查詢和DMA方式。其中查詢和中斷方式比較好理解，而DMA方式要特別注意兩點：
- 通過本手冊第26章的內存塊超方便使用方式，將DMA緩衝定義到SRAM4上。因爲本工程是用的DTCM做的主RAM空間，這個空間無法使用通用DMA1和DMA2。
- 由於程序裏面開啓了數據Cache，會造成DMA和CPU訪問SRAM4數據不一致的問題，特此將SRAM4空間關閉Cache。
/* 配置SRAM4的MPU屬性爲Non-cacheable */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
75.5.3 第3步：DAC8501的時鐘極性和時鐘相位配置
首先回憶下STM32H7支持的4種時序配置。
- 當CPOL = 1， CPHA = 1時
SCK引腳在空閒狀態處於低電平，SCK引腳的第2個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
- 當CPOL = 0， CPHA = 1時
SCK引腳在空閒狀態處於高電平，SCK引腳的第2個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
- 當CPOL = 1， CPHA = 0時
SCK引腳在空閒狀態處於低電平，SCK引腳的第1個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
- 當CPOL = 0 ，CPHA= 0時
SCK引腳在空閒狀態處於高電平，SCK引腳的第1個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
有了H7支持的時序配置，再來看下DAC8501的時序圖：
首先DAC8501是下降升沿做數據採集，所以STM32H7的可選的配置就是：
CHOL = 0, CPHA = 1
CHOL = 1, CPHA = 0
對於這兩種情況的主要區別是空閒狀態下SCLK時鐘選擇高電平還是低電平，根據上面的時序圖和DAC8501的數據手冊，兩種情況下都可以正常運行。經過實際測試，STM32H7使用這兩個配置確實都可以正常運行。程序裏面默認是選擇CHOL = 0, CPHA = 1。
75.5.4 第4步：單SPI接口管理多個SPI設備的切換機制
單SPI接口管理多個SPI設備最麻煩的地方是不同設備的時鐘分配，時鐘極性和時鐘相位並不相同。對此的解決解決辦法是在片選階段配置切換，比如DAC8501的片選：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_SetCS1
* 功能說明: DAC8501 片選控制函數
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
{
if (_Level == 0)
{
bsp_SpiBusEnter(); /* 佔用SPI總線 */
bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
CS1_0();
}
else
{
CS1_1();
bsp_SpiBusExit(); /* 釋放SPI總線 */
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_SetCS2(0)
* 功能說明: 設置CS2。 用於運行中SPI共享。
* 形 參: 無
返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level)
{
if (_level == 0)
{
bsp_SpiBusEnter(); /* 佔用SPI總線 */
bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
CS2_0();
}
else
{
CS2_1();
bsp_SpiBusExit(); /* 釋放SPI總線 */
}
}
通過這種方式就有效的解決了單SPI接口管理多設備的問題。因爲給每個設備都配了一個獨立的片選引腳，這樣就可以爲每個設備都配置這麼一個片選配置。
但是頻繁配置也比較繁瑣，所以函數bsp_InitSPIParam裏面做了特別處理。當前配置與之前配置相同的情況下無需重複配置。
75.5.5 第5步：DAC8501的數據更新
DAC8501的雙通道數據更新通過下面的函數實現：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_SetDacData
* 功能說明: 設置DAC數據
* 形 參: _ch, 通道,
* _data : 數據
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
{
uint32_t data;
/*
DAC8501.pdf page 12 有24bit定義
DB24:18 = xxxxx 保留
DB17： PD1
DB16： PD0
DB15：0 16位數據
其中 PD1 PD0 決定4種工作模式
0 0 ---> 正常工作模式
0 1 ---> 輸出接1K歐到GND
1 0 ---> 輸出100K歐到GND
1 1 ---> 輸出高阻
*/
data = _dac; /* PD1 PD0 = 00 正常模式 */
if (_ch == 0)
{
DAC8501_SetCS1(0);
}
else
{
DAC8501_SetCS2(0);
}
/* DAC8501 SCLK時鐘高達30M，因此可以不延遲 */
g_spiLen = 0;
g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 16);
g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data >> 8);
g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (data);
bsp_spiTransfer();
if (_ch == 0)
{
DAC8501_SetCS1(1);
}
else
{
DAC8501_SetCS2(1);
}
}
函數實現比較簡單，每次更新發送24bit數據即可。
75.6 DAC8501驅動設計（SPI DMA更新方式）
DAC8501的DMA驅動方式略複雜，跟中斷更新方式完全不同，要使用硬件SPI1 NSS引腳驅動DAC8501的片選，所有專門做了一個驅動文件來實現，程序驅動框架設計如下：
有了這個框圖，程序設計就比較好理解了。
75.6.1 第1步：SPI總線配置
spi總線配置通過如下兩個函數實現：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_InitDAC8501
* 功能說明: 配置GPIO並初始化DAC8501寄存器
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitDAC8501(void)
{
s_SpiDmaMode = 0;
/*##-1- 配置SPI DMA ############################################################*/
bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
/*##-2- 默認輸出0V ############################################################*/
DAC8501_SetDacData(0, 0); /* CH1輸出0 */
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_InitSPIParam
* 功能說明: 配置SPI總線參數，時鐘分頻，時鐘相位和時鐘極性。
* 形 參: _BaudRatePrescaler SPI總線時鐘分頻設置，支持的參數如下：
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分頻
* SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分頻
*
* _CLKPhase 時鐘相位，支持的參數如下：
* SPI_PHASE_1EDGE SCK引腳的第1個邊沿捕獲傳輸的第1個數據
* SPI_PHASE_2EDGE SCK引腳的第2個邊沿捕獲傳輸的第1個數據
*
* _CLKPolarity 時鐘極性，支持的參數如下：
* SPI_POLARITY_LOW SCK引腳在空閒狀態處於低電平
* SPI_POLARITY_HIGH SCK引腳在空閒狀態處於高電平
*
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)
{
/* 設置SPI參數 */
hspi.Instance = SPIx; /* 例化SPI */
hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; /* 設置波特率 */
hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY; /* 全雙工 */
hspi.Init.CLKPhase = _CLKPhase; /* 配置時鐘相位 */
hspi.Init.CLKPolarity = _CLKPolarity; /* 配置時鐘極性 */
hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_24BIT; /* 設置數據寬度 */
hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 數據傳輸先傳高位 */
hspi.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; /* 禁止TI模式 */
hspi.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 禁止CRC */
hspi.Init.CRCPolynomial = 7; /* 禁止CRC後，此位無效 */
hspi.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_8BIT; /* 禁止CRC後，此位無效 */
hspi.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_05DATA; /* 設置FIFO大小是一個數據項 */
hspi.Init.NSS = SPI_NSS_HARD_OUTPUT; /* 使用軟件方式管理片選引腳 */
hspi.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_ENABLE; /* 使能脈衝輸出 */
hspi.Init.NSSPolarity = SPI_NSS_POLARITY_LOW; /* 低電平有效 */
/* MSS, 插入到NSS有效邊沿和第一個數據開始之間的額外延遲，單位SPI時鐘週期個數 */
hspi.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE;
/* MIDI, 兩個連續數據幀之間插入的最小時間延遲，單位SPI時鐘週期個數 */
hspi.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE;
hspi.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI後，SPI相關引腳保持當前狀態 */
hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* SPI工作在主控模式 */
/* 復位配置 */
if (HAL_SPI_DeInit(&hspi) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 初始化配置 */
if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
}
這兩個配置函數裏面最重要的是置紅的幾個配置選項，這裏依次爲大家做個說明：
- SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY
驅動DAC856X僅需要SPI寫操作。
- SPI_DATASIZE_24BIT
STM32H7的SPI支持4-32bit數據傳輸，由於DAC856X需要24bit數據，所以這裏配置爲24即可。
- SPI_FIFO_THRESHOLD_05DATA
對於SPI1來說，裏面的FIFO大小是16字節，那麼SPI數據傳輸配置爲24bit的話，FIFO最多可以存儲5個24bit，因此這個fifo閥值要設置爲5。
- SPI_NSS_HARD_OUTPUT
我們這裏要使用SPI的硬件片選引腳SPI_NSS。
- SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE
插入到NSS有效邊沿和第一個數據開始之間的額外延遲，單位SPI時鐘週期個數。
根據本章75.4.4小節裏面的t(4)要求，片選有效到SCLK第1個下降沿信號的時間，最小值爲0。所以這裏配置爲0即可，也就是無需插入時間。
- SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_10CYCLE
兩個連續數據幀之間插入的最小時間延遲，單位SPI時鐘週期個數。
根據本章75.4.4小節裏面的t(5)要求，每傳輸24bit數據後，片選要保持一段時間的高電平，DAC856X要求至少要33ns（供電3.6到5.5V時），也是說，如果我們以25MHz驅動DAC856X，這裏至少要配置爲1個時鐘週期，推薦值爲2及其以上即可，我們這裏直接配置爲2個時鐘週期（配置爲1也沒問題的）。
75.6.2 第2步：TIM12週期性觸發配置
這裏特別注意一點，定時器觸發一次，就會讓SPI以DMA方式傳輸24bit輸出。
TIM12的觸發配置如下：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: TIM12_Config
* 功能說明: 配置TIM12，用於觸發DMAMUX的請求發生器
* 形 參: _ulFreq 觸發頻率，推薦範圍100Hz - 1MHz
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
TIM_HandleTypeDef htim ={0};
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0};
void TIM12_Config(uint32_t _ulFreq)
{
uint16_t usPeriod;
uint16_t usPrescaler;
uint32_t uiTIMxCLK;
/* 使能時鐘 */
__HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE();
/*-----------------------------------------------------------------------
bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函數對時鐘的配置如下:
System Clock source = PLL (HSE)
SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock)
HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock)
AHB Prescaler = 2
D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz)
D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz)
D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz)
D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz)
因爲APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz; 不含這個總線下的LPTIM1
因爲APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;
APB4上面的TIMxCLK沒有分頻，所以就是100MHz;
APB1 定時器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14，LPTIM1
APB2 定時器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17
APB4 定時器有 LPTIM2，LPTIM3，LPTIM4，LPTIM5
----------------------------------------------------------------------- */
uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;
if (_ulFreq < 100)
{
usPrescaler = 10000 - 1; /* 分頻比 = 10000 */
usPeriod = (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq - 1; /* 自動重裝的值 */
}
else if (_ulFreq < 3000)
{
usPrescaler = 100 - 1; /* 分頻比 = 100 */
usPeriod = (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq - 1;/* 自動重裝的值 */
}
else /* 大於4K的頻率，無需分頻 */
{
usPrescaler = 0; /* 分頻比 = 1 */
usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1; /* 自動重裝的值 */
}
htim.Instance = TIM12;
htim.Init.Period = usPeriod;
htim.Init.Prescaler = usPrescaler;
htim.Init.ClockDivision = 0;
htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim.Init.RepetitionCounter = 0;
if(HAL_TIM_Base_DeInit(&htim) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
if(HAL_TIM_Base_Init(&htim) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
sConfig.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;
sConfig.Pulse = usPeriod / 2; /* 佔空比50% */
if(HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 啓動OC1 */
if(HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* TIM12的TRGO用於觸發DMAMUX的請求發生器 */
sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_OC1REF;
sMasterConfig.MasterOutputTrigger2 = TIM_TRGO2_RESET;
sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim, &sMasterConfig);
}
#endif
這個函數支持的觸發頻率很寬，對於DAC856X來說，如果樣本點設置爲100個的話，此函數推薦的觸發頻率是100Hz到1MHz，具體可以支持到最高觸發速度計算看本章4.7.7小節即可。
75.6.3 第3步：DMAMUX同步觸發SPI DMA傳輸
DMA和DMAMUX的配置如下：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_spiDamStart
* 功能說明: 啓動SPI DMA傳輸
* 形 參: _ulFreq 範圍推薦100Hz-1MHz
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_spiDamStart(uint32_t _ulFreq)
{
/* 設置模式，要切換到DMA CIRCULAR模式 */
s_SpiDmaMode = 1;
bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_4, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
/* 使能DMA時鐘 */
DMAx_CLK_ENABLE();
/* SPI DMA發送配置 */
hdma_tx.Instance = SPIx_TX_DMA_STREAM; /* 例化使用的DMA數據流 */
hdma_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_ENABLE; /* 使能FIFO */
hdma_tx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 用於設置閥值 */
hdma_tx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE; /* 用於存儲器突發 */
hdma_tx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE; /* 用於外設突發 */
hdma_tx.Init.Request = SPIx_TX_DMA_REQUEST; /* 請求類型 */
hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; /* 傳輸方向是從存儲器到外設 */
hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外設地址自增禁止 */
hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存儲器地址自增使能 */
hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; /* 外設數據傳輸位寬選擇字節，即8bit */
hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD; /* 存儲器數據傳輸位寬選擇字節，即8bit */
hdma_tx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 正常模式 */
hdma_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; /* 優先級低 */
/* 復位DMA */
if(HAL_DMA_DeInit(&hdma_tx) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 初始化DMA */
if(HAL_DMA_Init(&hdma_tx) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 關聯DMA句柄到SPI */
__HAL_LINKDMA(&hspi, hdmatx, hdma_tx);
/* 關閉DMA發送中斷 */
HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_DMA_TX_IRQn, 1, 0);
HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_DMA_TX_IRQn);
/* 關閉SPI中斷 */
HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_IRQn, 1, 0);
HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_IRQn);
/* 同步觸發配置 */
dmamux_syncParams.EventEnable = ENABLE;
dmamux_syncParams.SyncPolarity = HAL_DMAMUX_SYNC_RISING;
dmamux_syncParams.RequestNumber = 1;
dmamux_syncParams.SyncSignalID = HAL_DMAMUX1_SYNC_TIM12_TRGO;
dmamux_syncParams.SyncEnable = ENABLE;
HAL_DMAEx_ConfigMuxSync(&hdma_tx, &dmamux_syncParams);
//LPTIM_Config(_ulFreq);
TIM12_Config(_ulFreq);
/* 啓動DMA傳輸 */
if(HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, g_spiLen/4)!= HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
}
這段程序裏面最關鍵的就是置紅的部分。作用是配置DMAMUX的同步觸發功能，觸發週期由TIM12控制。
75.6.4 第4步：24bit數據的DMA傳輸解決辦法
由於通用DMA1和DMA2僅支持8bit，16bit和32bit數據傳輸，我們這裏要傳輸24bit數據，解決的關鍵就是配置DMA爲傳輸寬度爲32bit，並將傳輸的數據由24bit再補一個8bit的任意值組成32bit即可，實際的傳輸會由SPI完成。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_SetDacDataDMA
* 功能說明: DAC8501數據發送，DMA方式
* 形 參: _ch 1表示通道1輸出
* _pbufch1 通道1數據緩衝地址
* _sizech1 通道1數據大小
* _ulFreq 觸發頻率，推薦範圍100Hz- 1MHz，注意這個參數是觸發頻率，並不是波形週期。
* 這裏觸發一次，SPI DMA傳輸一次24bit數據。
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetDacDataDMA(uint8_t _ch, uint16_t *_pbufch1, uint32_t _sizech1, uint32_t _ulFreq)
{
uint32_t i;
uint32_t _cmd;
g_spiLen = 0;
switch (_ch)
{
/*
DAC8501.pdf page 12 有24bit定義
DB24:18 = xxxxx 保留
DB17： PD1
DB16： PD0
DB15：0 16位數據
其中 PD1 PD0 決定4種工作模式
0 0 ---> 正常工作模式
0 1 ---> 輸出接1K歐到GND
1 0 ---> 輸出100K歐到GND
1 1 ---> 輸出高阻
*/
/* 通道1數據發送 */
case 1:
for(i = 0; i < _sizech1; i++)
{
/* 更新需要配置PD1和PD0，當前是選擇的正常工作模式 */
_cmd = (0 << 16) | (_pbufch1[i] << 0);
g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd);
g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd >> 8);
g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (uint8_t)(_cmd >> 16);
g_spiTxBuf[g_spiLen++] = 0;
}
break;
default:
break;
}
bsp_spiDamStart(_ulFreq);
}
75.6.5 第5步：DMA緩衝區的MPU配置
因爲工程是用的DTCM做的主RAM空間，這個空間無法使用通用DMA1和DMA2，通過本手冊第26章的內存塊超方便使用方式，將DMA緩衝定義到SRAM4上：
#if defined ( __CC_ARM ) /* MDK *******/
__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#elif defined (__ICCARM__) /* IAR ********/
#pragma location = ".RAM_D3"
uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#pragma location = ".RAM_D3"
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
#endif
由於程序裏面開啓了數據Cache，會造成DMA和CPU訪問SRAM4數據不一致的問題，特此將SRAM4空間關閉Cache。
/* 配置SRAM4的MPU屬性爲Non-cacheable */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
由於程序裏面開啓了數據Cache，會造成DMA和CPU訪問SRAM4數據不一致的問題，特此將SRAM4空間關閉Cache。
75.6.6 第6步：DAC8501的時鐘極性和時鐘相位配置
注：與本章74.5.3小節內容是一樣的。
首先回憶下STM32H7支持的4種時序配置。
- 當CPOL = 1， CPHA = 1時
SCK引腳在空閒狀態處於低電平，SCK引腳的第2個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
- 當CPOL = 0， CPHA = 1時
SCK引腳在空閒狀態處於高電平，SCK引腳的第2個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
- 當CPOL = 1， CPHA = 0時
SCK引腳在空閒狀態處於低電平，SCK引腳的第1個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
- 當CPOL = 0 ，CPHA= 0時
SCK引腳在空閒狀態處於高電平，SCK引腳的第1個邊沿捕獲傳輸的第1個數據。
有了H7支持的時序配置，再來看下DAC8501的時序圖：
首先DAC8501是下降升沿做數據採集，所以STM32H7的可選的配置就是：
CHOL = 0, CPHA = 1
CHOL = 1, CPHA = 0
對於這兩種情況的主要區別是空閒狀態下SCLK時鐘選擇高電平還是低電平，根據上面的時序圖和DAC8501的數據手冊，兩種情況下都可以正常運行。經過實際測試，STM32H7使用這兩個配置確實都可以正常運行。程序裏面默認是選擇CHOL = 0, CPHA = 1。
75.6.7 第7步：DAC8501的最高更新速度計算
這裏特別注意一點，定時器觸發一次，就會讓SPI以DMA方式傳輸24bit數據。
配置條件：
- SPI時鐘是25MHz，SPI數據傳爲24bit，每個bit需要時間40ns。
- hspi.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE
插入到NSS有效邊沿和第一個數據開始之間的額外延遲，單位SPI時鐘週期個數，即40ns。
- hspi.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_10CYCLE
兩個連續數據幀之間插入的最小時間延遲，單位SPI時鐘週期個數，即40ns。
根據上面的配置，傳輸一幀（24bit）數據需要的時間：
24bit * 20ns+ SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE * 20ns
+ SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE * 20ns
= 24bit * 40ns + 0 * 40ns + 2 * 40ns
= 1040ns。
那麼這種配置下，可以支持最高觸發速度是1 / 1040ns = 0.961MHz，如果想速度再提升些，可以降低參數hspi.Init.MasterInterDataIdleness，推薦的最小值是1個時鐘週期，那麼可以支持的最高觸發速度是1/1000ns = 1MHz。
認識到這些後，實際輸出的波形週期也比較好算了，比如我們設置10個樣本點爲一個週期，那麼觸發速度爲1MHz的時候，那麼波形週期就是100KHz。
75.6.8 第8步：DAC值和電壓值互轉
DAC8501模塊的輸出電壓範圍是0V到5V，對應的編碼值範圍是0到65535，爲了方便大家做互轉，專門做了兩個函數：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_DacToVoltage
* 功能說明: 將DAC值換算爲電壓值，單位0.1mV
* 形 參: _dac 16位DAC字
* 返 回 值: 電壓，單位0.1mV
*********************************************************************************************************
*/
int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac)
{
int32_t y;
/* CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x);*/
y = CaculTwoPoint(X1, Y1, X2, Y2, _dac);
if (y < 0)
{
y = 0;
}
return y;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_DacToVoltage
* 功能說明: 將DAC值換算爲電壓值，單位 0.1mV
* 形 參: _volt 電壓，單位0.1mV
* 返 回 值: 16位DAC字
*********************************************************************************************************
*/
uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt)
{
/* CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x);*/
return CaculTwoPoint(Y1, X1, Y2, X2, _volt);
}
75.7 SPI總線板級支持包（bsp_spi_bus.c）
SPI總線驅動文件bsp_spi_bus.c主要實現瞭如下幾個API供用戶調用：
- bsp_InitSPIBus
- bsp_InitSPIParam
- bsp_spiTransfer
75.7.1 函數bsp_InitSPIBus
函數原型：
void bsp_InitSPIBus(void)
函數描述：
此函數主要用於SPI總線的初始化，在bsp.c文件調用一次即可。
75.7.2 函數bsp_InitSPIParam
函數原型：
void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity)
函數描述：
此函數用於SPI總線的配置。
函數參數：
- 第1個參數SPI總線的分頻設置，支持的參數如下：
SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分頻
SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分頻
SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分頻
SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分頻
SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分頻
SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分頻
SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分頻
SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分頻
- 第2個參數用於時鐘相位配置，支持的參數如下：
SPI_PHASE_1EDGE SCK引腳的第1個邊沿捕獲傳輸的第1個數據
SPI_PHASE_2EDGE SCK引腳的第2個邊沿捕獲傳輸的第1個數據
- 第3個參數是時鐘極性配置，支持的參數如下：
SPI_POLARITY_LOW SCK引腳在空閒狀態處於低電平
SPI_POLARITY_HIGH SCK引腳在空閒狀態處於高電平
75.7.3 函數bsp_spiTransfer
函數原型：
void bsp_spiTransfer(void)
函數描述：
此函數用於啓動SPI數據傳輸，支持查詢，中斷和DMA方式傳輸。
75.8 DAC8501支持包中斷方式（bsp_spi_dac8501.c）
DAC8501驅動文件bsp_spi_dac8501.c主要實現瞭如下幾個API供用戶調用：
- bsp_InitDAC8501
- DAC8501_SetCS1
- DAC8501_SetCS2
- DAC8501_SetDacData
- DAC8501_DacToVoltage
- DAC8501_VoltageToDac
75.8.1 函數bsp_InitDAC8501
函數原型：
void bsp_InitDAC8501(void)
函數描述：
主要用於DAC8501的初始化，調用前務必先調用函數bsp_InitSPIBus初始化SPI外設。
75.8.2 函數DAC8501_SetCS1
函數原型：
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
函數描述：
此函數用於片選DAC8501模塊上的第1片8501。
函數參數：
- 第1個參數爲0表示選中，爲1表示取消選中。
75.8.3 函數DAC8501_SetCS2
函數原型：
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _Level)
函數描述：
此函數用於片選DAC8501模塊上的第2片8501。
函數參數：
- 第1個參數爲0表示選中，爲1表示取消選中
75.8.4 函數DAC8501_SetDacData
函數原型：
void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
函數描述：
此函數用於設置DAC輸出，並立即更新。
函數參數：
- 第1個參數爲0表示通道1，爲1表示通道2。
- 第2個參數是DAC數值設置，範圍0到65535，0對應最小電壓值，65535對應最大電壓值。
75.8.5 函數DAC8501_DacToVoltage
函數原型：
int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac)
函數描述：
此函數用於將DAC值換算爲電壓值，單位0.1mV。
函數參數：
- 第1個參數DAC數值，範圍0到65535。
- 返回值，返回電壓值，單位0.1mV。
75.8.6 函數DAC8501_VoltageToDac
函數原型：
uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt)
函數描述：
此函數用於將電壓值轉換爲DAC值。
函數參數：
- 第1個參數是電壓值，範圍0到50000，單位0.1mV。
- 返回值，返回DAC值。
75.9 DAC8501支持包DMA方式（bsp_spidma_dac8501.c）
DAC8501驅動文件bsp_spidma_dac8501.c涉及到的函數比較多，我們主要介紹用到的如下幾個函數：
- bsp_InitDAC8501
- DAC8501_SetDacDataDMA
- DAC8501_SetDacData
75.9.1 函數bsp_InitDAC8501
函數原型：
void bsp_InitDAC8501(void)
函數描述：
主要用於DAC8501的初始化。
75.9.2 函數DAC8501_SetDacDataDMA
函數原型：
void DAC8501_SetDacDataDMA(uint8_t _ch, uint16_t *_pbufch1, uint32_t _sizech1, uint32_t _ulFreq)
函數描述：
此函數用於SPI DMA方式數據發送。
函數參數：
- 第1個參數用於選擇的通道： 1表示通道1輸出
- 第2個參數表示通道1數據緩衝地址。
- 第3個參數表示通道1數據大小。
- 第4個參數表示觸發頻率，推薦範圍100Hz- 1MHz，注意這個參數是觸發頻率，並不是波形週期。這裏觸發一次，SPI DMA傳輸一次24bit數據。
75.9.3 函數DAC8501_SetDacData
函數原型：
void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
函數描述：
此函數用於設置DAC輸出，並立即更新。
函數參數：
- 第1個參數爲0表示通道1，爲1表示通道2（對於SPI DMA方式，僅支持通道1）。
- 第2個參數是DAC數值設置，範圍0到65535，0對應最小電壓值，65535對應最大電壓值。
75.10 DAC8501驅動移植和使用（中斷更新方式）
DAC8501移植步驟如下：
- 第1步：複製bsp_spi_bus.c，bsp_spi_bus.h，bsp_spi_dac8501.c，bsp_spi_dac8501.h到自己的工程目錄，並添加到工程裏面。
- 第2步：根據使用的第幾個SPI，SPI時鐘，SPI引腳和DMA通道等，修改bsp_spi_bus.c文件開頭的宏定義
/* ********************************************************************************************************* * 時鐘，引腳，DMA，中斷等宏定義 ********************************************************************************************************* */ #define SPIx SPI1 #define SPIx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE() #define DMAx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE() #define SPIx_FORCE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET() #define SPIx_RELEASE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET() #define SPIx_SCK_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_SCK_GPIO GPIOB #define SPIx_SCK_PIN GPIO_PIN_3 #define SPIx_SCK_AF GPIO_AF5_SPI1 #define SPIx_MISO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MISO_GPIO GPIOB #define SPIx_MISO_PIN GPIO_PIN_4 #define SPIx_MISO_AF GPIO_AF5_SPI1 #define SPIx_MOSI_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MOSI_GPIO GPIOB #define SPIx_MOSI_PIN GPIO_PIN_5 #define SPIx_MOSI_AF GPIO_AF5_SPI1 #define SPIx_TX_DMA_STREAM DMA2_Stream3 #define SPIx_RX_DMA_STREAM DMA2_Stream2 #define SPIx_TX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_TX #define SPIx_RX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_RX #define SPIx_DMA_TX_IRQn DMA2_Stream3_IRQn #define SPIx_DMA_RX_IRQn DMA2_Stream2_IRQn #define SPIx_DMA_TX_IRQHandler DMA2_Stream3_IRQHandler #define SPIx_DMA_RX_IRQHandler DMA2_Stream2_IRQHandler #define SPIx_IRQn SPI1_IRQn #define SPIx_IRQHandler SPI1_IRQHandler
- 第3步：根據芯片支持的時鐘速度，時鐘相位和時鐘極性配置函數DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。
DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_SetCS1
* 功能說明: DAC8501 片選控制函數
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level)
{
if (_Level == 0)
{
bsp_SpiBusEnter(); /* 佔用SPI總線 */
bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
CS1_0();
}
else
{
CS1_1();
bsp_SpiBusExit(); /* 釋放SPI總線 */
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DAC8501_SetCS2(0)
* 功能說明: 設置CS2。 用於運行中SPI共享。
* 形 參: 無
返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level)
{
if (_level == 0)
{
bsp_SpiBusEnter(); /* 佔用SPI總線 */
bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW);
CS2_0();
}
else
{
CS2_1();
bsp_SpiBusExit(); /* 釋放SPI總線 */
}
}
- 第4步：根據使用的片選引腳，修改bsp_spi_dac8562.c文件開頭的宏定義。
#define CS1_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE() #define CS1_GPIO GPIOG #define CS1_PIN GPIO_PIN_10 #define CS1_1() CS1_GPIO->BSRR = CS1_PIN #define CS1_0() CS1_GPIO->BSRR = ((uint32_t)CS1_PIN << 16U) /*特別注意，我們這裏是用的擴展IO控制的 */ #define CS2_1() HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 1); #define CS2_0() HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 0);
- 第5步：如果使用DMA方式的話，請不要使用TCM RAM，因爲通用DMA1和DMA2不支持。併爲了防止DMA和CPU同時訪問DMA緩衝造成的數據一致性問題，將這塊空間關閉Cache處理，比如使用的SRAM4：
/* 配置SRAM4的MPU屬性爲Non-cacheable */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- 第6步：初始化SPI。
/* 針對不同的應用程序，添加需要的底層驅動模塊初始化函數 */ bsp_InitSPIBus(); /* 配置SPI總線 */ bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */
- 第7步：DAC8501驅動主要用到HAL庫的SPI驅動文件，簡單省事些可以添加所有HAL庫C源文件進來。
- 第8步：應用方法看本章節配套例子即可。
75.11 DAC8501驅動移植和使用（SPI DMA更新方式）
DAC8501移植步驟如下：
- 第1步：複製bsp_spidma_dac8501.c，bsp_spidma_dac8501.h到自己的工程目錄，並添加到工程裏面。
- 第2步：根據使用的第幾個SPI，SPI時鐘，SPI引腳和DMA通道等，修改bsp_spidma_dac8501.c文件開頭的宏定義
/* ********************************************************************************************************* * 時鐘，引腳，DMA，中斷等宏定義 ********************************************************************************************************* */ #define SPIx SPI1 #define SPIx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE() #define DMAx_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE() #define SPIx_FORCE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET() #define SPIx_RELEASE_RESET() __HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET() /* SYNC, 也就是CS片選 */ #define SPIx_NSS_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE() #define SPIx_NSS_GPIO GPIOG #define SPIx_NSS_PIN GPIO_PIN_10 #define SPIx_NSS_AF GPIO_AF5_SPI1 #define SPIx_SCK_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_SCK_GPIO GPIOB #define SPIx_SCK_PIN GPIO_PIN_3 #define SPIx_SCK_AF GPIO_AF5_SPI1 #define SPIx_MISO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MISO_GPIO GPIOB #define SPIx_MISO_PIN GPIO_PIN_4 #define SPIx_MISO_AF GPIO_AF5_SPI1 #define SPIx_MOSI_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define SPIx_MOSI_GPIO GPIOB #define SPIx_MOSI_PIN GPIO_PIN_5 #define SPIx_MOSI_AF GPIO_AF5_SPI1 #define SPIx_TX_DMA_STREAM DMA2_Stream3 #define SPIx_RX_DMA_STREAM DMA2_Stream2 #define SPIx_TX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_TX #define SPIx_RX_DMA_REQUEST DMA_REQUEST_SPI1_RX #define SPIx_DMA_TX_IRQn DMA2_Stream3_IRQn #define SPIx_DMA_RX_IRQn DMA2_Stream2_IRQn #define SPIx_DMA_TX_IRQHandler DMA2_Stream3_IRQHandler #define SPIx_DMA_RX_IRQHandler DMA2_Stream2_IRQHandler #define SPIx_IRQn SPI1_IRQn #define SPIx_IRQHandler SPI1_IRQHandler
- 第3步：如果使用DMA方式的話，請不要使用TCM RAM，因爲通用DMA1和DMA2不支持。併爲了防止DMA和CPU同時訪問DMA緩衝造成的數據一致性問題，將這塊空間關閉Cache處理，比如使用的SRAM4：
/* 配置SRAM4的MPU屬性爲Non-cacheable */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- 第4步：初始化SPI。
/* 針對不同的應用程序，添加需要的底層驅動模塊初始化函數 */ bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */
- 第5步：DAC8501驅動主要用到HAL庫的SPI驅動文件，簡單省事些可以添加所有HAL庫C源文件進來。
- 第6步：應用方法看本章節配套例子即可
75.12 實驗例程設計框架
通過程序設計框架，讓大家先對配套例程有一個全面的認識，然後再理解細節，本次實驗例程的設計框架如下：
第1階段，上電啓動階段：
- 這部分在第14章進行了詳細說明。
第2階段，進入main函數：
- 第1部分，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL庫，系統時鐘，滴答定時器和LED。
- 第2部分，應用程序設計部分，實現DAC8501的簡易信號發生器功能。。
75.13 實驗例程說明（MDK）
注：本章是配套了兩個例子的，這裏我們以SPI DMA方式進行說明。
配套例子：
V7-054_DAC8501簡易信號發生器（單通道SPI DMA方式，16bit分辨率, 0-5V輸出）
V7-055_DAC8501簡易信號發生器（雙通道SPI查詢方式，16bit分辨率, 0-5V輸出）
實驗目的：
- 學習DAC8501的SPI DMA驅動方式實現。
實驗內容：
- DAC8501模塊上帶了兩片8501，每片是單通道DAC，片上輸出緩衝運放，軌到軌輸出，16bit分辨率，支持30MHz的SPI時鐘速度。
- DAC8501本身僅支持一路輸出，而模塊上是帶了兩片DAC8501，其中只有一路的片選可以支持SPI NSS複用， 所以只有一路支持SPI DMA。
- DAC8501供電電壓2.7-5.5V，模擬輸出帶寬350KHz。
實驗操作：
- 啓動一個自動重裝軟件定時器，每100ms翻轉一次LED2。
- K1鍵按下，通道1輸出方波。
- K2鍵按下，通道1輸出正弦波。
- K3鍵按下，通道1輸出直流。
上電後串口打印的信息：
波特率 115200，數據位 8，奇偶校驗位無，停止位 1。
波形效果：
模塊插入位置：
程序設計：
系統棧大小分配：
RAM空間用的DTCM：
硬件外設初始化
硬件外設的初始化是在 bsp.c 文件實現：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_Init
* 功能說明: 初始化所有的硬件設備。該函數配置CPU寄存器和外設的寄存器並初始化一些全局變量。只需要調用一次
* 形 參：無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
/* 配置MPU */
MPU_Config();
/* 使能L1 Cache */
CPU_CACHE_Enable();
/*
STM32H7xx HAL 庫初始化，此時系統用的還是H7自帶的64MHz，HSI時鐘:
- 調用函數HAL_InitTick，初始化滴答時鐘中斷1ms。
- 設置NVIV優先級分組爲4。
*/
HAL_Init();
/*
配置系統時鐘到400MHz
- 切換使用HSE。
- 此函數會更新全局變量SystemCoreClock，並重新配置HAL_InitTick。
*/
SystemClock_Config();
/*
Event Recorder：
- 可用於代碼執行時間測量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- 默認不開啓，如果要使能此選項，務必看V7開發板用戶手冊第xx章
*/
#if Enable_EventRecorder == 1
/* 初始化EventRecorder並開啓 */
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
EventRecorderStart();
#endif
bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT時鐘週期計數器 */
bsp_InitKey(); /* 按鍵初始化，要放在滴答定時器之前，因爲按鈕檢測是通過滴答定時器掃描 */
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定時器 */
bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */
bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC總線74HC574擴展IO. 必須在 bsp_InitLed()前執行 */
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */
/* 針對不同的應用程序，添加需要的底層驅動模塊初始化函數 */
bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */
}
MPU配置和Cache配置：
數據Cache和指令Cache都開啓。配置了AXI SRAM區（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的擴展IO區以及SRAM4
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: MPU_Config
* 功能說明: 配置MPU
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
/* 禁止 MPU */
HAL_MPU_Disable();
/* 配置AXI SRAM的MPU屬性爲Write back, Read allocate，Write allocate */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* 配置FMC擴展IO的MPU屬性爲Device或者Strongly Ordered */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* 配置SRAM4的MPU屬性爲Non-cacheable */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/*使能 MPU */
HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: CPU_CACHE_Enable
* 功能說明: 使能L1 Cache
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
/* 使能 I-Cache */
SCB_EnableICache();
/* 使能 D-Cache */
SCB_EnableDCache();
}
每10ms調用一次按鍵處理：
按鍵處理是在滴答定時器中斷裏面實現，每10ms執行一次檢測。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_RunPer10ms
* 功能說明: 該函數每隔10ms被Systick中斷調用1次。詳見 bsp_timer.c的定時中斷服務程序。一些處理時間要求
* 不嚴格的任務可以放在此函數。比如：按鍵掃描、蜂鳴器鳴叫控制等。
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_RunPer10ms(void)
{
bsp_KeyScan10ms();
}
主功能：
主程序實現如下操作：
- 啓動一個自動重裝軟件定時器，每100ms翻轉一次LED2。
- K1鍵按下，通道1輸出方波。
- K2鍵按下，通道1輸出正弦波。
- K3鍵按下，通道1輸出直流。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: main
* 功能說明: c程序入口
* 形 參: 無
* 返 回 值: 錯誤代碼(無需處理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
PrintfLogo(); /* 打印例程名稱和版本等信息 */
DemoSpiDac(); /* SPI DAC測試 */
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DemoSpiDac
* 功能說明: DAC8501測試
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiDac(void)
{
uint8_t i=0;
uint8_t ucKeyCode; /* 按鍵代碼 */
sfDispMenu(); /* 打印命令提示 */
bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 啓動1個100ms的自動重裝的定時器 */
/* 生成方波數據 */
MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
while(1)
{
bsp_Idle(); /* 這個函數在bsp.c文件。用戶可以修改這個函數實現CPU休眠和喂狗 */
/* 判斷定時器超時時間 */
if (bsp_CheckTimer(0))
{
/* 每隔100ms 進來一次 */
bsp_LedToggle(2);
}
/* 按鍵濾波和檢測由後臺systick中斷服務程序實現，我們只需要調用bsp_GetKey讀取鍵值即可。 */
ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 讀取鍵值, 無鍵按下時返回 KEY_NONE = 0 */
if (ucKeyCode != KEY_NONE)
{
switch (ucKeyCode)
{
case KEY_DOWN_K1: /* K1鍵按下，通道1輸出方波 */
/* 生成方波數據 */
for(i =0; i< 50; i++)
{
ch1buf[i] = 0;
}
for(i =50; i< 100; i++)
{
ch1buf[i] = 65535;
}
/* 觸發速度1MHz */
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
break;
case KEY_DOWN_K2: /* K2鍵按下，通道1輸出正弦波 */
/* 生成正弦波數據 */
MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
/* 觸發速度1MHz */
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
break;
case KEY_DOWN_K3: /* K3鍵按下，通道1輸出直流 */
/* 生成方波數據 */
for(i =0; i< 100; i++)
{
ch1buf[i] = 65535;
}
/* 觸發速度1MHz */
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000);
break;
default:
/* 其它的鍵值不處理 */
break;
}
}
}
}
75.14 實驗例程說明（IAR）
注：本章是配套了兩個例子的，這裏我們以SPI DMA方式進行說明。
配套例子：
V7-054_DAC8501簡易信號發生器（單通道SPI DMA方式，16bit分辨率, 0-5V輸出）
V7-055_DAC8501簡易信號發生器（雙通道SPI查詢方式，16bit分辨率, 0-5V輸出）
實驗目的：
- 學習DAC8501的SPI DMA驅動方式實現。
實驗內容：
- DAC8501模塊上帶了兩片8501，每片是單通道DAC，片上輸出緩衝運放，軌到軌輸出，16bit分辨率，支持30MHz的SPI時鐘速度。
- DAC8501本身僅支持一路輸出，而模塊上是帶了兩片DAC8501，其中只有一路的片選可以支持SPI NSS複用， 所以只有一路支持SPI DMA。
- DAC8501供電電壓2.7-5.5V，模擬輸出帶寬350KHz。
實驗操作：
- 啓動一個自動重裝軟件定時器，每100ms翻轉一次LED2。
- K1鍵按下，通道1輸出方波。
- K2鍵按下，通道1輸出正弦波。
- K3鍵按下，通道1輸出直流。
上電後串口打印的信息：
波特率 115200，數據位 8，奇偶校驗位無，停止位 1。
波形效果：
模塊插入位置：
程序設計：
系統棧大小分配：
RAM空間用的DTCM：
硬件外設初始化
硬件外設的初始化是在 bsp.c 文件實現：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_Init
* 功能說明: 初始化所有的硬件設備。該函數配置CPU寄存器和外設的寄存器並初始化一些全局變量。只需要調用一次
* 形 參：無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
/* 配置MPU */
MPU_Config();
/* 使能L1 Cache */
CPU_CACHE_Enable();
/*
STM32H7xx HAL 庫初始化，此時系統用的還是H7自帶的64MHz，HSI時鐘:
- 調用函數HAL_InitTick，初始化滴答時鐘中斷1ms。
- 設置NVIV優先級分組爲4。
*/
HAL_Init();
/*
配置系統時鐘到400MHz
- 切換使用HSE。
- 此函數會更新全局變量SystemCoreClock，並重新配置HAL_InitTick。
*/
SystemClock_Config();
/*
Event Recorder：
- 可用於代碼執行時間測量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- 默認不開啓，如果要使能此選項，務必看V7開發板用戶手冊第xx章
*/
#if Enable_EventRecorder == 1
/* 初始化EventRecorder並開啓 */
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
EventRecorderStart();
#endif
bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT時鐘週期計數器 */
bsp_InitKey(); /* 按鍵初始化，要放在滴答定時器之前，因爲按鈕檢測是通過滴答定時器掃描 */
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定時器 */
bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */
bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC總線74HC574擴展IO. 必須在 bsp_InitLed()前執行 */
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */
/* 針對不同的應用程序，添加需要的底層驅動模塊初始化函數 */
bsp_InitDAC8562(); /* 初始化配置DAC8562/8563 */
}
MPU配置和Cache配置：
數據Cache和指令Cache都開啓。配置了AXI SRAM區（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的擴展IO區以及SRAM4
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: MPU_Config
* 功能說明: 配置MPU
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
/* 禁止 MPU */
HAL_MPU_Disable();
/* 配置AXI SRAM的MPU屬性爲Write back, Read allocate，Write allocate */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* 配置FMC擴展IO的MPU屬性爲Device或者Strongly Ordered */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* 配置SRAM4的MPU屬性爲Non-cacheable */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x38000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/*使能 MPU */
HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: CPU_CACHE_Enable
* 功能說明: 使能L1 Cache
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
/* 使能 I-Cache */
SCB_EnableICache();
/* 使能 D-Cache */
SCB_EnableDCache();
}
每10ms調用一次按鍵處理：
按鍵處理是在滴答定時器中斷裏面實現，每10ms執行一次檢測。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: bsp_RunPer10ms
* 功能說明: 該函數每隔10ms被Systick中斷調用1次。詳見 bsp_timer.c的定時中斷服務程序。一些處理時間要求
* 不嚴格的任務可以放在此函數。比如：按鍵掃描、蜂鳴器鳴叫控制等。
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_RunPer10ms(void)
{
bsp_KeyScan10ms();
}
主功能：
主程序實現如下操作：
- 啓動一個自動重裝軟件定時器，每100ms翻轉一次LED2。
- K1鍵按下，通道1輸出方波。
- K2鍵按下，通道1輸出正弦波。
- K3鍵按下，通道1輸出直流。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: main
* 功能說明: c程序入口
* 形 參: 無
* 返 回 值: 錯誤代碼(無需處理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
PrintfLogo(); /* 打印例程名稱和版本等信息 */
DemoSpiDac(); /* SPI DAC測試 */
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 數 名: DemoSpiDac
* 功能說明: DAC8501測試
* 形 參: 無
* 返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DemoSpiDac(void)
{
uint8_t i=0;
uint8_t ucKeyCode; /* 按鍵代碼 */
sfDispMenu(); /* 打印命令提示 */
bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 啓動1個100ms的自動重裝的定時器 */
/* 生成方波數據 */
MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
while(1)
{
bsp_Idle(); /* 這個函數在bsp.c文件。用戶可以修改這個函數實現CPU休眠和喂狗 */
/* 判斷定時器超時時間 */
if (bsp_CheckTimer(0))
{
/* 每隔100ms 進來一次 */
bsp_LedToggle(2);
}
/* 按鍵濾波和檢測由後臺systick中斷服務程序實現，我們只需要調用bsp_GetKey讀取鍵值即可。 */
ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 讀取鍵值, 無鍵按下時返回 KEY_NONE = 0 */
if (ucKeyCode != KEY_NONE)
{
switch (ucKeyCode)
{
case KEY_DOWN_K1: /* K1鍵按下，通道1輸出方波 */
/* 生成方波數據 */
for(i =0; i< 50; i++)
{
ch1buf[i] = 0;
}
for(i =50; i< 100; i++)
{
ch1buf[i] = 65535;
}
/* 觸發速度1MHz */
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
break;
case KEY_DOWN_K2: /* K2鍵按下，通道1輸出正弦波 */
/* 生成正弦波數據 */
MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535);
/* 觸發速度1MHz */
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000);
break;
case KEY_DOWN_K3: /* K3鍵按下，通道1輸出直流 */
/* 生成方波數據 */
for(i =0; i< 100; i++)
{
ch1buf[i] = 65535;
}
/* 觸發速度1MHz */
DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000);
break;
default:
/* 其它的鍵值不處理 */
break;
}
}
}
}
75.15 總結
本章節涉及到的知識點非常多，特別是SPI DMA方式驅動的實現方法，需要大家稍花點精力去研究。