【GD32 MCU 入门教程】GD32 MCU 常见外设介绍（13）DAC 模块介绍

DAC是一种把二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，它常用于过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。

13.1.GD32 DAC 外设原理简介

因篇幅有限，本文无法详细介绍GD32所有系列的DAC，下面以GD32F30x为例，先着重介绍下GD32F30x的DAC及其结构框图，然后介绍下各个系列DAC的差异。

GD32F30x DAC 主要特性

◼ 8位或12位分辨率，数据左对齐或右对齐；

◼ 每个通道带有DMA功能；

◼ 同步更新转换；

◼ 外部事件触发转换；

◼ 可配置的内部缓冲区；

◼ 输入参考电压VREF+；

◼ 噪声波生成（LSFR噪声模式和三角噪声模式）；

◼ 双DAC并发模式。

DAC 结构框图介绍

GD32F30x一共有两个DAC，分别为DAC0和DAC1，其输出DAC_OUT0和DAC_OUT1分别对应PA4和PA5。由于DAC输出为模拟量，因此在使能DAC模块前，需要把相应的GPIO口设置为模拟模式。DAC的输出集成了输出缓冲器Buff，可用来降低输出阻抗，并在不增加外部运算放大器的情况下直接驱动外部负载。通过设置DAC_CTL寄存器的DBOFFx位，可以使能或禁止各DAC通道输出缓冲器。

DAC的输出可以由多种触发源控制，触发源的选择由DAC_CTL寄存器的DTSELx[2:0]位控制，具体为：

000：TIMER5_TRGO

001：TIMER2_TRGO(互联型产品)

TIMER7_TRGO(非互联型产品)

010：TIMER6_TRGO

011：TIMER4_TRGO

100：TIMER1_TRGO

101：TIMER3_TRGO

110：EXTI9

111：SWTRIG

有两种方式可以将噪声波加载到DAC输出数据：LFSR噪声波和三角波。噪声波模式可以通过DAC_CTL寄存器的DWMx位来进行选择。噪声的幅值可以通过配置DAC_CTL寄存器的DAC噪声波位宽（DWBWx）位来进行设置。

LFSR噪声模式：为了生成可变振幅的伪噪声，可使用LFSR（线性反馈移位寄存器）。LFSR的值与DACx_DH值相加后写入到DAC数据输出寄存器（DACx_DO）。LFSR中的预加载值为0xAAA，在每次触发事件发生后，该寄存器的值会依照特定的算法完成更新。

三角波模式：在DAC的输出信号上可以叠加一个小幅度的三角波。该三角波幅值的最小值为0，最大值为（2<

DAC可以实现8位或者12位分辨率，也可以实现数据左对齐或者右对齐，这取决于用户的实际需求。当分辨率为12位时，DAC的模拟输出电压与数字量的关系为：

上式中，DAC_DO为DAC数据输出寄存器的值，VREF+为DAC的参考电压，其范围为2.6V~VDDA。

每个DAC通道都具有DMA功能。两个DMA通道分别用于处理DAC通道的DMA请求。当DAC_CTL寄存器的DDMAENx置位时，如果发生了外部触发（而不是软件触发），则将产生DMA请求。

各系列 DAC 功能差异

GD32系列MCU有关DAC外设各系列功能差异如下表所示

13.2.软件配置说明

本小节讲解DAC_Example历程中DAC模块的配置说明，主要包括外设时钟配置、GPIO引脚配置、DAC外设配置、主函数介绍以及运行结果。本例程主要介绍GD32 MCU各系列DAC0模块输出模拟电压，有关DAC其他功能例程可参考各系列固件库例程。

外设时钟配置

外设时钟配置如代码清单DAC例程时钟配置所示，在GD32全系列MCU中需打开GPIOA和DAC0的时钟，因为使用到PA4引脚以及DAC0模块。

代码清单 DAC 例程时钟配置

void rcu_config(void) { rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); rcu_periph_clock_enable(RCU_DAC); }

GPIO 引脚配置

GPIO引脚配置如代码清单DAC例程GPIO引脚配置所示，GD32F10X、GD32F20X、GD32F30X、GD32E10X、GD32F403系列GPIO配置相同；GD32F1X0、GD32F4XX、GD32F350系列GPIO配置相同。注意，以上所呈现的不同，只是调用gpio初始化函数不同，配置是一样的，都是把PA4配置为模拟模式。

代码清单 DAC 例程 GPIO 引脚配置

void gpio_config(void) { #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32E10X) gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4); #elif defined (GD32F1X0) || (GD32F4XX) || defined (GD32F350) gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_4); #endif }

DAC 外设配置

DAC外设配置如代码清单 DAC例程DAC外设配置所示。GD32全系列MCU中DAC外设配置基本相同，在本例程中，配置DAC为软件触发，每当使能一次软件触发，DAC就会把DAC数据寄存器的值转换为模拟电压输出。

代码清单 DAC 例程 DAC 外设配置

void dac_config(void) { #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32F4XX)||(GD32E10X) dac_deinit(); dac_trigger_enable(DAC0); dac_trigger_source_config(DAC0,DAC_TRIGGER_SOFTWARE); /* enable DAC */ dac_enable(DAC0); #elif defined (GD32F350) dac_deinit(); dac_trigger_enable(); dac_trigger_source_config(DAC_TRIGGER_SOFTWARE); /* enable DAC */ dac_enable(); #elif defined (GD32F1X0) dac_deinit(); dac0_trigger_enable(); dac0_trigger_source_config(DAC_TRIGGER_SOFTWARE); /* enable DAC */ dac0_enable(); #endif }

主函数说明

主函数如代码清单 DAC例程主函数所示，该主函数主要分成四部分，RCU时钟配置、GPIO配置、DAC外设配置和while（1）循环，前三部分已在前三小节介绍，在while(1)主循环中先设置一下DAC将要输出的模拟电压值，然后使能软件触发输出该模拟电压，延时一段时间后，再设置新的模拟电压值，如此循环。dac_value_set函数用于设置模拟输出电压值，单位为mV。delay函数是一个简单的软件延时函数，用于实现延时。这两个函数的代码清单如代码清单DAC例程部分函数说明所示。

代码清单 DAC 例程主函数

int main(void) { /* peripheral clock enable */ rcu_config(); /* GPIO config */ gpio_config(); /* DAC config */ dac_config(); while(1) { #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32F4XX)||(GD32E10X) dac_value_set(1000);//1000mV dac_software_trigger_enable(DAC0); delay(2000); dac_value_set(2000);//2000mV dac_software_trigger_enable(DAC0); delay(2000); #elif defined (GD32F350) dac_value_set(1000);//1000mV dac_software_trigger_enable(); delay(2000); dac_value_set(2000);//2000mV dac_software_trigger_enable(); delay(2000); #elif defined (GD32F1X0) dac_value_set(1000);//1000mV dac0_software_trigger_enable(); delay(2000); dac_value_set(2000);//2000mV dac0_software_trigger_enable(); delay(2000); #endif } }

代码清单 DAC 例程部分函数说明

/*! \brief set DAC output voltage \param[in] vol: output voltage, unit: mV \param[out] none \retval none */ static void dac_value_set(uint16_t vol) { uint16_t dac_reg_value; dac_reg_value = vol*4096.0/3300; #if defined (GD32F10X_HD)||(GD32F20X_CL)||(GD32F30X_HD)||(GD32F4XX)||(GD32E10X) dac_data_set(DAC0,DAC_ALIGN_12B_R,dac_reg_value); #elif defined (GD32F350) dac_data_set(DAC_ALIGN_12B_R,dac_reg_value); #elif defined (GD32F1X0) dac0_data_set(DAC_ALIGN_12B_R,dac_reg_value); #endif } /*! \brief delay \param[in] cnt: delay count \param[out] none \retval none */ static void delay(uint16_t cnt) { while(cnt--); }

运行结果

将DAC_Example例程按照对应的芯片工程编译完成后，下载到对应芯片中，用示波器查看PA4引脚波形，如下图图DAC输出电压波形图所示，可以看到，DAC输出的模拟电压与我们所设置的值是一样的。

13.3.DAC 使用注意事项

(1) 在使能DAC模块前，GPIO口（PA4对应DAC0，PA5对应DAC1）应该配置为模拟模式；

(2) 将DAC_CTL寄存器中的DENx位置1可以给DAC上电。DAC子模块完全启动需要等tWAKEUP时间。

(3) 为了实现更好的输出带载能力，建议打开DAC的输出缓冲器。

本教程由GD32 MCU方案商聚沃科技原创发布，了解更多GD32 MCU教程，关注聚沃科技官网