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DAC (Digital to Analog Converter) 프로그래밍

STM32 Value line discovery 보드용 프로그래밍 튜토리얼입니다.

앞으로 설명할 예제코드는 http://elk.informatik.fh-augsburg.de/pub/stm32lab/libs/STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0/Project/STM32F10x_StdPeriph_Examples/Library_Examples.html 웹 페이지에서 DAC -> DAC one channel noise wave 로 찾아볼 수 있다. 좋은 예제가 많아서 도움이 된다.

DAC는 ADC와 반대의 역할을 한다. 디지털 정보를 아날로그 정보로 바꿔주는 기능을 담당한다. 디지털 정보는 프로그램내에서 쓰이는 double 값이라고 생각하면 된다. 그 값은 포트를 통해 전압의 세기로 변환해 출력한다. DAC에 관련된 문서는 매뉴얼에도 잘 나와 있으나, http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/DM00049125.pdf 문서에도 쉽게 잘 설명되어 있어 도움이 된다. DAC에 대한 자세한 내용은 문서로 확인하고, 여기서는 DAC를 이용해서 noise wave를 출력하는 예제를 설명한다.

DAC를 활성화하면 기본적으로 PA4 번 포트가 DAC 출력 포트로 설정된다. 그래서 noise wave 예제에서는 GPIO를 초기화 할 필요가 없다. 그러나 기본적으로 모든 포트를 입력포트로 설정하는 것이 여러 면에서 효율적이다. (매뉴얼 187 페이지) DAC를 활성화하는 코드는 다음과 같다. STM32 라이브러리를 이용한다.

DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);

DAC 채널

DAC는 두 개의 컨버터를 가지고 있다. 그래서 한번에 두 개의 아날로그 값만 디지털로 변환할 수 있다. 두 개의 컨버터를 두 개의 채널이 있다고 얘기한다. 두 채널 동시에 작동시키는 것을 Dual Channel이라고 말한다. DAC 채널 블록다이어그램은 매뉴얼 187페이지에 잘 나와있다.

DAC 레지스터 초기화

DAC 기능을 사용하기 위해서는 DAC 레지스터를 설정해야 한다. 일일이 메모리주소로 접근하는 것이 번거롭기 때문에, STM32 라이브러리에서 DAC_TypeDef 구조체로 정의하고 있다.

/** 
  * @brief Digital to Analog Converter
  */
typedef struct
{
  __IO uint32_t CR;
  __IO uint32_t SWTRIGR;
  __IO uint32_t DHR12R1;
  __IO uint32_t DHR12L1;
  __IO uint32_t DHR8R1;
  __IO uint32_t DHR12R2;
  __IO uint32_t DHR12L2;
  __IO uint32_t DHR8R2;
  __IO uint32_t DHR12RD;
  __IO uint32_t DHR12LD;
  __IO uint32_t DHR8RD;
  __IO uint32_t DOR1;
  __IO uint32_t DOR2;
#if defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL)
  __IO uint32_t SR;
#endif
} DAC_TypeDef;

DAC_CR 레지스터 옵션 설정

DAC_CR 레지스터에 기본적인 DAC 기능을 초기화 한다. 이를 도와주는 STM32 라이브러리 함수가 stm32f10x_dac.c에 정의 되어 있다. 이 예제에서는 void DAC_Init(uint32_t DAC_Channel, DAC_InitTypeDef* DAC_InitStruct) 함수를 통해서 DAC_CR레지스터를 초기화 한다. (DAC_CR 레지스터에 대한 자세한 내용은 매뉴얼 197페이지를 참조하자.)

/* DAC channel1 Configuration */
DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_Software;
DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Noise;
DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bits8_0;
DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;
DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);

DAC 소음발생 기능을 사용하는 코드다. 이 밖에 여러가지 wave generation 기능을 가지고 있다. 간단히 플래그 값들을 설명하면 다음과 같다.

• DAC_Trigger_Software : DAC 처리를 내부에서 생성해서 처리함.
• DAC_WaveGeneration_Noise : 소음 파형을 출력
• DAC_LFSRUnmask_Bits8_0 : 소음 세기 조절
• DAC_OutputBuffer_Enable : 출력버퍼 활성화.

DAC 클럭 설정

PA4 포트에 아날로그 신호를 보내주기 때문에 GPIO 클럭이 활성화 되어있어야 한다. 그리고 디지털정보가 아날로그로 변환되어 출력포트로 전송된 후에 정보를 업데이트 해야하기 때문에, DAC 전용 클럭 설정이 필요하다. DAC 클럭설정은 GPIO 클럭과는 다르다. (APB_CLK1을 사용한다.) 자세한 내용은 매뉴얼 189페이지 타이밍 다이어그램에서 확인하자.

/**
  * @brief  Configures the different system clocks.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void RCC_Configuration(void)
{   
  /* Enable peripheral clocks ------------------------------------------------*/
  /* GPIOA Periph clock enable */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  /* DAC Periph clock enable */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);
}

DAC 활성화

DAC를 활성화 하고, DHR12(Data holding register)레지스터에 값을 초기화 한다. (매뉴얼 187페이지 블럭다이어그램)

/* Enable DAC Channel1: Once the DAC channel1 is enabled, PA.04 is 
   automatically connected to the DAC converter. */
DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);

/* Set DAC Channel1 DHR12L register */
DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_L, 0x7FF0);

SWTRIGR 레지스터 활성화

매 루프 때마다 DAC->SWTRIGR 레지스터를 활성화한다. SWTRIGR(Software Trigger)는 DAC_DORx레지스터가 업데이트 될 때마다 초기화 되기 때문에, 매번 활성화 해야한다. SWTRIGR가 활성화 되지 않으면, DAC->DOR 레지스터가 업데이트 되지 않아서 항상 같은 결과가 나온다.(매뉴얼 190 페이지), (매뉴얼 187페이지 블럭다이어그램)

while (1)
{
  /* Start DAC Channel1 conversion by software */
  DAC_SoftwareTriggerCmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
}

Noise Wave를 출력하는 예제

PA4번 포트에 노이즈 웨이브를 출력하는 예제 코드다. 이 예제는 STM32\stm32vldiscovery_package\Project\Examples\DAC 폴더에 있다.

#include "stm32f10x.h"

DAC_InitTypeDef  DAC_InitStructure;

void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void Delay(__IO uint32_t nCount);


int main(void)
{
  /*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured, 
       this is done through SystemInit() function which is called from startup
       file (startup_stm32f10x_xx.s) before to branch to application main.
       To reconfigure the default setting of SystemInit() function, refer to
       system_stm32f10x.c file
     */     
       
  /* System Clocks Configuration */
  RCC_Configuration();

  /* Once the DAC channel is enabled, the corresponding GPIO pin is automatically 
     connected to the DAC converter. In order to avoid parasitic consumption, 
     the GPIO pin should be configured in analog */
  GPIO_Configuration();

  /* DAC channel1 Configuration */
  DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_Software;
  DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_Noise;
  DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bits9_0;
  DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;
  DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);

  /* Enable DAC Channel1: Once the DAC channel1 is enabled, PA.04 is 
     automatically connected to the DAC converter. */
  DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);

  /* Set DAC Channel1 DHR12L register */
  DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_L, 0x7FF0);

  while (1)
  {
    /* Start DAC Channel1 conversion by software */
    DAC_SoftwareTriggerCmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
  }
}

/**
  * @brief  Configures the different system clocks.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void RCC_Configuration(void)
{   
  /* Enable peripheral clocks ------------------------------------------------*/
  /* GPIOA Periph clock enable */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  /* DAC Periph clock enable */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);
}

/**
  * @brief  Configures the different GPIO ports.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void GPIO_Configuration(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  /* Once the DAC channel is enabled, the corresponding GPIO pin is automatically 
     connected to the DAC converter. In order to avoid parasitic consumption, 
     the GPIO pin should be configured in analog */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_4;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}


/**
  * @brief  Inserts a delay time.
  * @param  nCount: specifies the delay time length.
  * @retval None
  */
void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
  for(; nCount != 0; nCount--);
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT

/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{ 
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */

  /* Infinite loop */
  while (1)
  {
  }
}

#endif

/**
  * @}
  */ 

/**
  * @}
  */ 

/******************* (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics *****END OF FILE****/

다음 예제

• DAC 두 채널을 이용해 두 개의 포트에 출력을 보내는 예제
• STM32 DAC Dual Channel