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本章节为大家讲解标准SPI接线方式驱动模数转换器DAC8501,制作了中断和DMA两种驱动方式。
75.1 初学者重要提示 1、 学习本章节前,务必优先学习第72章。 2、 DAC8501模块上带了两片8501,每片是单通道DAC,带片上输出缓冲运放,轨到轨输出,16bit分辨率,支持30MHz的SPI时钟速度。 3、 本章涉及到的知识点比较多,需要大家掌握STM32H7的SPI , DMA,TIM,DMAMUX和DAC8501的一些细节用法。 4、 H7的SPI + DMA驱动这类外设的灵活度,绝对可以媲美FPGA去控制:
6、 对于本章教程配套例子的SPI DMA方式,这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit数据。 7、 DAC8501数据手册,模块原理图和接线图都已经放到本章教程配置例子的Doc文件里。 75.2 DAC结构分类和技术术语 在本教程的第74章进行了详细说明。 75.3 DAC8501硬件设计 DAC的原理图下载: http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=97082 。 75.3.1 DAC8501模块规格 产品规格: 1、供电电压: 2.7 - 5.5V【3.3V供电时,输出电压也可以到5V】。 2、通道数: 2路 (通过2片DAC8501E实现)。 3、输出电压范围 : 0 - 5V【零位 < 0.020V, 满位 > 4.970V】。 4、分辨率: 16位。 5、功耗 : 小于10mA。 6、MCU接口 :高速 SPI (30M) 支持 3.3V和5V单片机。 7、DAC输出模拟带宽:350KHz。 8、DAC输出响应: 10uS 到 0.003% FSR。 产品特点: 1、输出和供电电压无关;模块内带升压电路和5V基准。 2、自适应单片机的电平(2.7 - 5V 均可以)。 3、输出电压轨到轨,最高电压可以到 4.970V 以上。 产品效果: 75.3.2 DAC8501硬件接口 V7板子上DAC8501模块的插座的原理图如下: 实际对应开发的位置如下: 75.4 DAC8501关键知识点整理(重要) 驱动DAC8501需要对下面这些知识点有个认识。 75.4.1 DAC8501基础信息
75.4.2 DAC8501每个引脚的作用 DAC8501的封装形式:
75.4.3 DAC8501输出电压计算公式 DAC8501的计算公式如下:
75.4.4 DAC8501时序图 DAC8501的时序图如下: 这个时序里面有三个参数尤其重要,后面时序配置要用到。
供电3.6到5.5V时,最高时钟30MHz。
供电2.7到3.6V时,最小要求50ns。 供电3.6到5.5V时,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每次要传输24bit数据,高8bit控制位 + 16bit数据位。 控制位的PD1和PD0定义如下: PD1 PD0 决定4种工作模式 0 0 ---> 正常工作模式 0 1 ---> 输出接1K欧到GND 1 0 ---> 输出100K欧到GND 1 1 ---> 输出高阻 75.5 DAC8501驱动设计(中断更新方式) DAC8501的程序驱动框架设计如下: 有了这个框图,程序设计就比较好理解了。 75.5.1 第1步:SPI总线配置 spi总线配置通过如下两个函数实现: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_InitSPIBus* 功能说明: 配置SPI总线。* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_InitSPIBus(void){ g_spi_busy = 0; bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_1EDGE, SPI_POLARITY_LOW);}/*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_InitSPIParam* 功能说明: 配置SPI总线参数,时钟分频,时钟相位和时钟极性。* 形 参: _BaudRatePrescaler SPI总线时钟分频设置,支持的参数如下:* SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分频* * _CLKPhase 时钟相位,支持的参数如下:* SPI_PHASE_1EDGE SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据* SPI_PHASE_2EDGE SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据* * _CLKPolarity 时钟极性,支持的参数如下:* SPI_POLARITY_LOW SCK引脚在空闲状态处于低电平* SPI_POLARITY_HIGH SCK引脚在空闲状态处于高电平** 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity){ /* 提高执行效率,只有在SPI硬件参数发生变化时,才执行HAL_Init */ if (s_BaudRatePrescaler == _BaudRatePrescaler && s_CLKPhase == _CLKPhase && s_CLKPolarity == _CLKPolarity) { return; } s_BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; s_CLKPhase = _CLKPhase; s_CLKPolarity = _CLKPolarity; /* 设置SPI参数 */ hspi.Instance = SPIx; /* 例化SPI */ hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; /* 设置波特率 */ hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; /* 全双工 */ hspi.Init.CLKPhase = _CLKPhase; /* 配置时钟相位 */ hspi.Init.CLKPolarity = _CLKPolarity; /* 配置时钟极性 */ hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; /* 设置数据宽度 */ hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 数据传输先传高位 */ 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后,此位无效 */ hspi.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_8BIT; /* 禁止CRC后,此位无效 */ hspi.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; /* 使用软件方式管理片选引脚 */ hspi.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_01DATA; /* 设置FIFO大小是一个数据项 */ hspi.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_DISABLE; /* 禁止脉冲输出 */ hspi.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI后,SPI相关引脚保持当前状态 */ hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* SPI工作在主控模式 */ /* 复位配置 */ 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__); } } 关于这两个函数有以下两点要做个说明:
注:对于DAC8501,请使用查询方式。 SPI驱动的查询,中断和DMA方式主要通过函数bsp_spiTransfer实现数据传输: /*********************************************************************************************************** 选择DMA,中断或者查询方式**********************************************************************************************************///#define USE_SPI_DMA /* DMA方式 *///#define USE_SPI_INT /* 中断方式 */#define USE_SPI_POLL /* 查询方式 *//* 查询模式 */#if defined (USE_SPI_POLL)uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE]; uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];/* 中断模式 */#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 数 名: bsp_spiTransfer* 功能说明: 启动数据传输* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_spiTransfer(void){ if (g_spiLen > SPI_BUFFER_SIZE) { return; } /* DMA方式传输 */#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 /* 中断方式传输 */ #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 /* 查询方式传输 */ #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} 通过开头宏定义可以方便的切换中断,查询和DMA方式。其中查询和中断方式比较好理解,而DMA方式要特别注意两点:
/* 配置SRAM4的MPU属性为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的时钟极性和时钟相位配置 首先回忆下STM32H7支持的4种时序配置。
有了H7支持的时序配置,再来看下DAC8501的时序图: 首先DAC8501是下降升沿做数据采集,所以STM32H7的可选的配置就是: CHOL = 0, CPHA = 1 CHOL = 1, CPHA = 0 对于这两种情况的主要区别是空闲状态下SCLK时钟选择高电平还是低电平,根据上面的时序图和DAC8501的数据手册,两种情况下都可以正常运行。经过实际测试,STM32H7使用这两个配置确实都可以正常运行。程序里面默认是选择CHOL = 0, CPHA = 1。 75.5.4 第4步:单SPI接口管理多个SPI设备的切换机制 单SPI接口管理多个SPI设备最麻烦的地方是不同设备的时钟分配,时钟极性和时钟相位并不相同。对此的解决解决办法是在片选阶段配置切换,比如DAC8501的片选: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: DAC8501_SetCS1* 功能说明: DAC8501 片选控制函数* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level){ if (_Level == 0) { bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */ bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS1_0(); } else { CS1_1(); bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */ } }/*********************************************************************************************************** 函 数 名: DAC8501_SetCS2(0)* 功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。* 形 参: 无 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level){ if (_level == 0) { bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */ bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS2_0(); } else { CS2_1(); bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */ }} 通过这种方式就有效的解决了单SPI接口管理多设备的问题。因为给每个设备都配了一个独立的片选引脚,这样就可以为每个设备都配置这么一个片选配置。 但是频繁配置也比较繁琐,所以函数bsp_InitSPIParam里面做了特别处理。当前配置与之前配置相同的情况下无需重复配置。 75.5.5 第5步:DAC8501的数据更新 DAC8501的双通道数据更新通过下面的函数实现: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: DAC8501_SetDacData* 功能说明: 设置DAC数据* 形 参: _ch, 通道,* _data : 数据* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac){ uint32_t data; /* DAC8501.pdf page 12 有24bit定义 DB24:18 = xxxxx 保留 DB17: PD1 DB16: PD0 DB15:0 16位数据 其中 PD1 PD0 决定4种工作模式 0 0 ---> 正常工作模式 0 1 ---> 输出接1K欧到GND 1 0 ---> 输出100K欧到GND 1 1 ---> 输出高阻 */ data = _dac; /* PD1 PD0 = 00 正常模式 */ if (_ch == 0) { DAC8501_SetCS1(0); } else { DAC8501_SetCS2(0); } /* DAC8501 SCLK时钟高达30M,因此可以不延迟 */ 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); }} 函数实现比较简单,每次更新发送24bit数据即可。 75.6 DAC8501驱动设计(SPI DMA更新方式) DAC8501的DMA驱动方式略复杂,跟中断更新方式完全不同,要使用硬件SPI1 NSS引脚驱动DAC8501的片选,所有专门做了一个驱动文件来实现,程序驱动框架设计如下: 有了这个框图,程序设计就比较好理解了。 75.6.1 第1步:SPI总线配置 spi总线配置通过如下两个函数实现: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_InitDAC8501* 功能说明: 配置GPIO并初始化DAC8501寄存器* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_InitDAC8501(void){ s_SpiDmaMode = 0; /*##-1- 配置SPI DMA ############################################################*/ bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); /*##-2- 默认输出0V ############################################################*/ DAC8501_SetDacData(0, 0); /* CH1输出0 */}/*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_InitSPIParam* 功能说明: 配置SPI总线参数,时钟分频,时钟相位和时钟极性。* 形 参: _BaudRatePrescaler SPI总线时钟分频设置,支持的参数如下:* SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 2分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分频* SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分频* * _CLKPhase 时钟相位,支持的参数如下:* SPI_PHASE_1EDGE SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据* SPI_PHASE_2EDGE SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据* * _CLKPolarity 时钟极性,支持的参数如下:* SPI_POLARITY_LOW SCK引脚在空闲状态处于低电平* SPI_POLARITY_HIGH SCK引脚在空闲状态处于高电平** 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity){ /* 设置SPI参数 */ hspi.Instance = SPIx; /* 例化SPI */ hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler; /* 设置波特率 */ hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY; /* 全双工 */ hspi.Init.CLKPhase = _CLKPhase; /* 配置时钟相位 */ hspi.Init.CLKPolarity = _CLKPolarity; /* 配置时钟极性 */ hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_24BIT; /* 设置数据宽度 */ hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 数据传输先传高位 */ 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后,此位无效 */ hspi.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_8BIT; /* 禁止CRC后,此位无效 */ hspi.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_05DATA; /* 设置FIFO大小是一个数据项 */ hspi.Init.NSS = SPI_NSS_HARD_OUTPUT; /* 使用软件方式管理片选引脚 */ hspi.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_ENABLE; /* 使能脉冲输出 */ hspi.Init.NSSPolarity = SPI_NSS_POLARITY_LOW; /* 低电平有效 *//* MSS, 插入到NSS有效边沿和第一个数据开始之间的额外延迟,单位SPI时钟周期个数 */ hspi.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE; /* MIDI, 两个连续数据帧之间插入的最小时间延迟,单位SPI时钟周期个数 */ hspi.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE; hspi.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_ENABLE; /* 禁止SPI后,SPI相关引脚保持当前状态 */ hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* SPI工作在主控模式 */ /* 复位配置 */ 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__); } } 这两个配置函数里面最重要的是置红的几个配置选项,这里依次为大家做个说明:
根据本章75.4.4小节里面的t(4)要求,片选有效到SCLK第1个下降沿信号的时间,最小值为0。所以这里配置为0即可,也就是无需插入时间。
根据本章75.4.4小节里面的t(5)要求,每传输24bit数据后,片选要保持一段时间的高电平,DAC856X要求至少要33ns(供电3.6到5.5V时),也是说,如果我们以25MHz驱动DAC856X,这里至少要配置为1个时钟周期,推荐值为2及其以上即可,我们这里直接配置为2个时钟周期(配置为1也没问题的)。 75.6.2 第2步:TIM12周期性触发配置 这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit输出。 TIM12的触发配置如下: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: TIM12_Config* 功能说明: 配置TIM12,用于触发DMAMUX的请求发生器* 形 参: _ulFreq 触发频率,推荐范围100Hz - 1MHz * 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/ 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; /* 使能时钟 */ __HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE(); /*----------------------------------------------------------------------- bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函数对时钟的配置如下: 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) 因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz; 不含这个总线下的LPTIM1 因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz; APB4上面的TIMxCLK没有分频,所以就是100MHz; APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14,LPTIM1 APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16,TIM17 APB4 定时器有 LPTIM2,LPTIM3,LPTIM4,LPTIM5 ----------------------------------------------------------------------- */ uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2; if (_ulFreq < 100) { usPrescaler = 10000 - 1; /* 分频比 = 10000 */ usPeriod = (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */ } else if (_ulFreq < 3000) { usPrescaler = 100 - 1; /* 分频比 = 100 */ usPeriod = (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq - 1;/* 自动重装的值 */ } else /* 大于4K的频率,无需分频 */ { usPrescaler = 0; /* 分频比 = 1 */ usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */ } 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; /* 占空比50% */ if(HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 启动OC1 */ if(HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* TIM12的TRGO用于触发DMAMUX的请求发生器 */ sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_OC1REF; sMasterConfig.MasterOutputTrigger2 = TIM_TRGO2_RESET; sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE; HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim, &sMasterConfig);}#endif 这个函数支持的触发频率很宽,对于DAC856X来说,如果样本点设置为100个的话,此函数推荐的触发频率是100Hz到1MHz,具体可以支持到最高触发速度计算看本章4.7.7小节即可。 75.6.3 第3步:DMAMUX同步触发SPI DMA传输 DMA和DMAMUX的配置如下: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_spiDamStart* 功能说明: 启动SPI DMA传输* 形 参: _ulFreq 范围推荐100Hz-1MHz* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_spiDamStart(uint32_t _ulFreq){ /* 设置模式,要切换到DMA CIRCULAR模式 */ s_SpiDmaMode = 1; bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_4, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); /* 使能DMA时钟 */ DMAx_CLK_ENABLE(); /* SPI DMA发送配置 */ hdma_tx.Instance = SPIx_TX_DMA_STREAM; /* 例化使用的DMA数据流 */ hdma_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_ENABLE; /* 使能FIFO */ hdma_tx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 用于设置阀值 */ hdma_tx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE; /* 用于存储器突发 */ hdma_tx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE; /* 用于外设突发 */ hdma_tx.Init.Request = SPIx_TX_DMA_REQUEST; /* 请求类型 */ hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; /* 传输方向是从存储器到外设 */ hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外设地址自增禁止 */ hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器地址自增使能 */ hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; /* 外设数据传输位宽选择字节,即8bit */ hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD; /* 存储器数据传输位宽选择字节,即8bit */ hdma_tx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 正常模式 */ hdma_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; /* 优先级低 */ /* 复位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__); } /* 关联DMA句柄到SPI */ __HAL_LINKDMA(&hspi, hdmatx, hdma_tx); /* 关闭DMA发送中断 */ HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_DMA_TX_IRQn, 1, 0); HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_DMA_TX_IRQn); /* 关闭SPI中断 */ HAL_NVIC_SetPriority(SPIx_IRQn, 1, 0); HAL_NVIC_DisableIRQ(SPIx_IRQn); /* 同步触发配置 */ 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); /* 启动DMA传输 */ if(HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, g_spiLen/4)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); }} 这段程序里面最关键的就是置红的部分。作用是配置DMAMUX的同步触发功能,触发周期由TIM12控制。 75.6.4 第4步:24bit数据的DMA传输解决办法 由于通用DMA1和DMA2仅支持8bit,16bit和32bit数据传输,我们这里要传输24bit数据,解决的关键就是配置DMA为传输宽度为32bit,并将传输的数据由24bit再补一个8bit的任意值组成32bit即可,实际的传输会由SPI完成。 /*********************************************************************************************************** 函 数 名: DAC8501_SetDacDataDMA* 功能说明: DAC8501数据发送,DMA方式* 形 参: _ch 1表示通道1输出* _pbufch1 通道1数据缓冲地址* _sizech1 通道1数据大小* _ulFreq 触发频率,推荐范围100Hz- 1MHz,注意这个参数是触发频率,并不是波形周期。* 这里触发一次,SPI DMA传输一次24bit数据。* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/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定义 DB24:18 = xxxxx 保留 DB17: PD1 DB16: PD0 DB15:0 16位数据 其中 PD1 PD0 决定4种工作模式 0 0 ---> 正常工作模式 0 1 ---> 输出接1K欧到GND 1 0 ---> 输出100K欧到GND 1 1 ---> 输出高阻 */ /* 通道1数据发送 */ case 1: for(i = 0; i < _sizech1; i++) { /* 更新需要配置PD1和PD0,当前是选择的正常工作模式 */ _cmd = (0 << 16) | (_pbufch1 << 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缓冲区的MPU配置 因为工程是用的DTCM做的主RAM空间,这个空间无法使用通用DMA1和DMA2,通过本手册第26章的内存块超方便使用方式,将DMA缓冲定义到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由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。 /* 配置SRAM4的MPU属性为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); 由于程序里面开启了数据Cache,会造成DMA和CPU访问SRAM4数据不一致的问题,特此将SRAM4空间关闭Cache。 75.6.6 第6步:DAC8501的时钟极性和时钟相位配置 注:与本章74.5.3小节内容是一样的。 首先回忆下STM32H7支持的4种时序配置。
有了H7支持的时序配置,再来看下DAC8501的时序图: 首先DAC8501是下降升沿做数据采集,所以STM32H7的可选的配置就是: CHOL = 0, CPHA = 1 CHOL = 1, CPHA = 0 对于这两种情况的主要区别是空闲状态下SCLK时钟选择高电平还是低电平,根据上面的时序图和DAC8501的数据手册,两种情况下都可以正常运行。经过实际测试,STM32H7使用这两个配置确实都可以正常运行。程序里面默认是选择CHOL = 0, CPHA = 1。 75.6.7 第7步:DAC8501的最高更新速度计算 这里特别注意一点,定时器触发一次,就会让SPI以DMA方式传输24bit数据。 配置条件:
根据上面的配置,传输一帧(24bit)数据需要的时间: 24bit * 20ns+ SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE * 20ns + SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_02CYCLE * 20ns = 24bit * 40ns + 0 * 40ns + 2 * 40ns = 1040ns。 那么这种配置下,可以支持最高触发速度是1 / 1040ns = 0.961MHz,如果想速度再提升些,可以降低参数hspi.Init.MasterInterDataIdleness,推荐的最小值是1个时钟周期,那么可以支持的最高触发速度是1/1000ns = 1MHz。 认识到这些后,实际输出的波形周期也比较好算了,比如我们设置10个样本点为一个周期,那么触发速度为1MHz的时候,那么波形周期就是100KHz。 75.6.8 第8步:DAC值和电压值互转 DAC8501模块的输出电压范围是0V到5V,对应的编码值范围是0到65535,为了方便大家做互转,专门做了两个函数: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: DAC8501_DacToVoltage* 功能说明: 将DAC值换算为电压值,单位0.1mV* 形 参: _dac 16位DAC字* 返 回 值: 电压,单位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 数 名: DAC8501_DacToVoltage* 功能说明: 将DAC值换算为电压值,单位 0.1mV* 形 参: _volt 电压,单位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总线板级支持包(bsp_spi_bus.c) SPI总线驱动文件bsp_spi_bus.c主要实现了如下几个API供用户调用:
函数原型: void bsp_InitSPIBus(void) 函数描述: 此函数主要用于SPI总线的初始化,在bsp.c文件调用一次即可。 75.7.2 函数bsp_InitSPIParam 函数原型: void bsp_InitSPIParam(uint32_t _BaudRatePrescaler, uint32_t _CLKPhase, uint32_t _CLKPolarity) 函数描述: 此函数用于SPI总线的配置。 函数参数:
SPI_BAUDRATEPRESCALER_4 4分频 SPI_BAUDRATEPRESCALER_8 8分频 SPI_BAUDRATEPRESCALER_16 16分频 SPI_BAUDRATEPRESCALER_32 32分频 SPI_BAUDRATEPRESCALER_64 64分频 SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 128分频 SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 256分频
SPI_PHASE_2EDGE SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据
SPI_POLARITY_HIGH SCK引脚在空闲状态处于高电平 75.7.3 函数bsp_spiTransfer 函数原型: void bsp_spiTransfer(void) 函数描述: 此函数用于启动SPI数据传输,支持查询,中断和DMA方式传输。 75.8 DAC8501支持包中断方式(bsp_spi_dac8501.c) DAC8501驱动文件bsp_spi_dac8501.c主要实现了如下几个API供用户调用:
函数原型: void bsp_InitDAC8501(void) 函数描述: 主要用于DAC8501的初始化,调用前务必先调用函数bsp_InitSPIBus初始化SPI外设。 75.8.2 函数DAC8501_SetCS1 函数原型: void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level) 函数描述: 此函数用于片选DAC8501模块上的第1片8501。 函数参数:
函数原型: void DAC8501_SetCS2(uint8_t _Level) 函数描述: 此函数用于片选DAC8501模块上的第2片8501。 函数参数:
函数原型: void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac) 函数描述: 此函数用于设置DAC输出,并立即更新。 函数参数:
函数原型: int32_t DAC8501_DacToVoltage(uint16_t _dac) 函数描述: 此函数用于将DAC值换算为电压值,单位0.1mV。 函数参数:
函数原型: uint32_t DAC8501_VoltageToDac(int32_t _volt) 函数描述: 此函数用于将电压值转换为DAC值。 函数参数:
DAC8501驱动文件bsp_spidma_dac8501.c涉及到的函数比较多,我们主要介绍用到的如下几个函数:
函数原型: void bsp_InitDAC8501(void) 函数描述: 主要用于DAC8501的初始化。 75.9.2 函数DAC8501_SetDacDataDMA 函数原型: void DAC8501_SetDacDataDMA(uint8_t _ch, uint16_t *_pbufch1, uint32_t _sizech1, uint32_t _ulFreq) 函数描述: 此函数用于SPI DMA方式数据发送。 函数参数:
函数原型: void DAC8501_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac) 函数描述: 此函数用于设置DAC输出,并立即更新。 函数参数:
DAC8501移植步骤如下:
/*********************************************************************************************************** 时钟,引脚,DMA,中断等宏定义**********************************************************************************************************/#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
DAC8501_SetCS1和DAC8501_SetCS2。/*********************************************************************************************************** 函 数 名: DAC8501_SetCS1* 功能说明: DAC8501 片选控制函数* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void DAC8501_SetCS1(uint8_t _Level){ if (_Level == 0) { bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */ bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS1_0(); } else { CS1_1(); bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */ } }/*********************************************************************************************************** 函 数 名: DAC8501_SetCS2(0)* 功能说明: 设置CS2。 用于运行中SPI共享。* 形 参: 无 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void DAC8501_SetCS2(uint8_t _level){ if (_level == 0) { bsp_SpiBusEnter(); /* 占用SPI总线 */ bsp_InitSPIParam(SPI_BAUDRATEPRESCALER_8, SPI_PHASE_2EDGE, SPI_POLARITY_LOW); CS2_0(); } else { CS2_1(); bsp_SpiBusExit(); /* 释放SPI总线 */ }}
#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)/*特别注意,我们这里是用的扩展IO控制的 */ #define CS2_1() HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 1);#define CS2_0() HC574_SetPin(NRF24L01_CE, 0);
/* 配置SRAM4的MPU属性为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);
DAC8501移植步骤如下:
/*********************************************************************************************************** 时钟,引脚,DMA,中断等宏定义**********************************************************************************************************/#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片选 */ #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
/* 配置SRAM4的MPU属性为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);
通过程序设计框架,让大家先对配套例程有一个全面的认识,然后再理解细节,本次实验例程的设计框架如下: 第1阶段,上电启动阶段:
注:本章是配套了两个例子的,这里我们以SPI DMA方式进行说明。 配套例子: V7-054_DAC8501简易信号发生器(单通道SPI DMA方式,16bit分辨率, 0-5V输出) V7-055_DAC8501简易信号发生器(双通道SPI查询方式,16bit分辨率, 0-5V输出) 实验目的:
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。 波形效果: 模块插入位置: 程序设计: 系统栈大小分配: RAM空间用的DTCM: 硬件外设初始化 硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_Init* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次* 形 参:无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_Init(void){ /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder: - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。 - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart();#endif bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */ bsp_InitKey(); /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */ /* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */ bsp_InitDAC8501(); /* 初始化配置DAC8501 */} MPU配置和Cache配置: 数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区以及SRAM4 /*********************************************************************************************************** 函 数 名: MPU_Config* 功能说明: 配置MPU* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/static void MPU_Config( void ){ MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为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扩展IO的MPU属性为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属性为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 数 名: CPU_CACHE_Enable* 功能说明: 使能L1 Cache* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/static void CPU_CACHE_Enable(void){ /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache();} 每10ms调用一次按键处理: 按键处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。 /*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_RunPer10ms* 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求* 不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_RunPer10ms(void){ bsp_KeyScan10ms();} 主功能: 主程序实现如下操作:
/*********************************************************************************************************** 函 数 名: main* 功能说明: c程序入口* 形 参: 无* 返 回 值: 错误代码(无需处理)**********************************************************************************************************/int main(void){ bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ DemoSpiDac(); /* SPI DAC测试 */}/*********************************************************************************************************** 函 数 名: DemoSpiDac* 功能说明: DAC8501测试* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void DemoSpiDac(void){ uint8_t i=0; uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ sfDispMenu(); /* 打印命令提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ /* 生成方波数据 */ MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535); DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000); while(1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下,通道1输出方波 */ /* 生成方波数据 */ for(i =0; i< 50; i++) { ch1buf = 0; } for(i =50; i< 100; i++) { ch1buf = 65535; } /* 触发速度1MHz */ DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,通道1输出正弦波 */ /* 生成正弦波数据 */ MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535); /* 触发速度1MHz */ DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,通道1输出直流 */ /* 生成方波数据 */ for(i =0; i< 100; i++) { ch1buf = 65535; } /* 触发速度1MHz */ DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } }} 75.14 实验例程说明(IAR) 注:本章是配套了两个例子的,这里我们以SPI DMA方式进行说明。 配套例子: V7-054_DAC8501简易信号发生器(单通道SPI DMA方式,16bit分辨率, 0-5V输出) V7-055_DAC8501简易信号发生器(双通道SPI查询方式,16bit分辨率, 0-5V输出) 实验目的:
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。 波形效果: 模块插入位置: 程序设计: 系统栈大小分配: RAM空间用的DTCM: 硬件外设初始化 硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现: /*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_Init* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次* 形 参:无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_Init(void){ /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder: - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。 - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart();#endif bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */ bsp_InitKey(); /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */ /* 针对不同的应用程序,添加需要的底层驱动模块初始化函数 */ bsp_InitDAC8562(); /* 初始化配置DAC8562/8563 */} MPU配置和Cache配置: 数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM)和FMC的扩展IO区以及SRAM4 /*********************************************************************************************************** 函 数 名: MPU_Config* 功能说明: 配置MPU* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/static void MPU_Config( void ){ MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为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扩展IO的MPU属性为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属性为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 数 名: CPU_CACHE_Enable* 功能说明: 使能L1 Cache* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/static void CPU_CACHE_Enable(void){ /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache();} 每10ms调用一次按键处理: 按键处理是在滴答定时器中断里面实现,每10ms执行一次检测。 /*********************************************************************************************************** 函 数 名: bsp_RunPer10ms* 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求* 不严格的任务可以放在此函数。比如:按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void bsp_RunPer10ms(void){ bsp_KeyScan10ms();} 主功能: 主程序实现如下操作:
/*********************************************************************************************************** 函 数 名: main* 功能说明: c程序入口* 形 参: 无* 返 回 值: 错误代码(无需处理)**********************************************************************************************************/int main(void){ bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ DemoSpiDac(); /* SPI DAC测试 */}/*********************************************************************************************************** 函 数 名: DemoSpiDac* 功能说明: DAC8501测试* 形 参: 无* 返 回 值: 无**********************************************************************************************************/void DemoSpiDac(void){ uint8_t i=0; uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ sfDispMenu(); /* 打印命令提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ /* 生成方波数据 */ MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535); DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000); while(1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下,通道1输出方波 */ /* 生成方波数据 */ for(i =0; i< 50; i++) { ch1buf = 0; } for(i =50; i< 100; i++) { ch1buf = 65535; } /* 触发速度1MHz */ DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,通道1输出正弦波 */ /* 生成正弦波数据 */ MakeSinTable(ch1buf, 100, 0, 65535); /* 触发速度1MHz */ DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000000); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,通道1输出直流 */ /* 生成方波数据 */ for(i =0; i< 100; i++) { ch1buf = 65535; } /* 触发速度1MHz */ DAC8501_SetDacDataDMA(1, ch1buf, sizeof(ch1buf)/sizeof(uint16_t), 1000); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } }} 75.15 总结 本章节涉及到的知识点非常多,特别是SPI DMA方式驱动的实现方法,需要大家稍花点精力去研究。 |
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