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简介:
PWM简介 定义: PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 PWM信号输出 (1)可以直接通过芯片内部模块输出PWM信号,前提是这个I/O口要有集成模块,只需要简单几步操作即可,这种自带有PWM输出的功能模块在程序设计更简便,同时数据更精确。如下图,一般的I2C口都会标明这个是否是PWM口 (2)但是如果I2C内部没有PWM功能模块,或者要求不是很高的话可以利用I/O口设置一些参数来输出PWM信号,因为PWM 信号其实就是一高一低的一系列电平组合在一起。具体方法是给I/O加一个定时器,对于你要求输出的PWM信号频率与你的定时器一致,用定时器中断来计数,但是这种方法一般不采用,除非对于精度、频率等要求不是很高可以这样实现。 DAC简介 STM32上的DAC 数字/模拟转换模块(DAC)是12位数字输入,电压输出的数字/模拟转换器。DAC可以配置为8位 或12位模式,也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时,数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道,每个通道都有单独的转换器。在双DAC模式下,2个通道可以独立地进行转换,也可以同时进行转换并同步地更新2个通道的输出。DAC可以通过引脚输入参考电压VREF+以获得更精确的转换结果。 DAC的主要技术指标 1 。分辨率指输出模拟电压的最小增量,即表明DAC输入一个最低有效位(LSB)而在输出端上模拟电压的变化量。 2. 建立时间是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间,也可以认为是转换时间。DA中常用建立时间来描述其速度,而不是AD中常用的转换速率。一般地,电流输出DA建立时间较短,电压输出DA则较长。 3 。精度是指输入端加有最大数值量时,DAC的实际输出值和理论计算值之差,它主要包括非线性误差、比例系统误差、失调误差。 4 。线性度在理想情况下,DAC的数字输入量作等量增加时,其模拟输出电压也应作等量增加,但是实际输出往往有偏离。 一、 用STM32F103输出一路PWM波形 (1)实验要求 用STM32F103输出一路PWM波形,建议采用定时器方法 用示波器观察输出波形 (2)实验过程 该实验参考正点原子资料A盘:PWM输出实验 实验主要代码: void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断 { if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源 { TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源 LED1=!LED1; } } //TIM3 PWM部分初始化 //PWM输出初始化 //arr:自动重装值 //psc:时钟预分频数 void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2-》PB5 //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形 GPIOB.5 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO //初始化TIM3 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 //初始化TIM3 Channel2 PWM模式 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高 TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2 TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3 } 主函数: int main(void) { u16 led0pwmval=0; u8 dir=1; delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级 uart_init(115200); //串口初始化为115200 LED_Init(); //LED端口初始化 TIM3_PWM_Init(899,0); //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz while(1) { delay_ms(10); if(dir)led0pwmval++; else led0pwmval--; if(led0pwmval》300)dir=0; if(led0pwmval==0)dir=1; TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval); } } KEIL仿真的配置 依次点击Run 点击Stop (3)实验结果 PWM输出波形如下 二、用STM32F103的DAC功能完成以下波形输出 该实验是基于野火资料配套代码DAC—输出正弦波上完成的 1、正弦波观察 (1)实验要求 输出一个周期2khz的正弦波(循环)。此波形驱动作用至蜂鸣器或喇叭,会呈现一个“滴…”的单音 (2)实验过程 根据公式计算得到一共需要3600个采样点 用MATLAB打开此脚本,当然你也可以选择用Python 修改如下代码 运行脚本,会产生3600个采样点,产生的点会自动保存在dac_sinWave文件中 将这些采样点复制,然后全部粘贴到KEIL工程里面的uint16_t Sine12bit数组中 用开发板引脚PA4与示波器相连,观察波形 (3)实验结果 2、音频信号输出 (1)实验要求 将一段数字音频歌曲数据转换为模拟音频波形输出(循环)。 (2)实验过程 打开Adobe Audition CS6,选择你最喜欢的歌曲并打开 截取一段音频不要太长5-10秒足矣 在截取的区域右键单击 进行如下配置 配置后保存为WAV文件 用UltraEdit打开刚刚的.wav文件 选择范围后复制 用Notepad打开,复制刚刚所选内容 快捷键:ALT+C,添加0x和, 添加后如下图 这里要删除尾行无用的0x,这是因为刚刚在选择复制范围不合理的原因照成 复制上面的数据,粘贴到KEIL工程的uint16_t Sine12bit[]数组中去 运行下载程序,将开发板引脚PA4与示波器相连即可观察波形 (3)实验结果 三、总结 在UltraEdit里面选择截图范围的时候要合理选取,我第一次因为选的稍大,导致后面有很多分号,手动去除比较麻烦,毕竟有6000多行。所以可以稍微选择小一点,然后在Notepad里面对列同时操作效率更高。 实验学习了PWM和DAC输出波形的相关知识,了解了各种配置,收获许多,为今后的学习打下良好基础。 |
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