STM32的PWM和DAC的练习
- 一、PWM练习
- 1. PWM简介
- 2、PWM输出模式
- 3、硬件设计
- 4、参考代码
- 5、演示效果
- 1>通过keil模拟演示
- 2>示波器显示
- 二、 DAC练习
- (一)输出周期为2kHz的正炫波形
- 1、输出周期计算
- 2、keil代码分析
- 3、显示结果
- (二)将一段数字音频歌曲数据转换为模拟音频波形输出
- 1、将自己喜欢的音乐转换为wav文件
- 2、用Adobe Audition打开wav文件
- 3、处理音频代码
- 4、烧入观察波形
- 三、参考链接
- 四、总结
一、PWM练习
1. PWM简介
PWM是 Pulse Width Modulation 的缩写,中文意思就是脉冲宽度调制,简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控 制的一种非常有效的技术,其控制简单、灵活和动态响应好等优点而成 为电力电子技术最广泛应用的控制方式。
其原理图如下:
2、PWM输出模式
PWM输出就是对外输出脉宽(即占空比)可调的方波信号,信号频率由自动重装寄存器 ARR 的值决定,占空比由比较寄存器 CCR 的值决定。PWM 模式分为两种,PWM1 和 PWM2,总得来说是差不多。
3、硬件设计
这里使用的是野火STM32指南者开发板,根据引脚定义,示波器探头输入可以接开发板的PA8和PB13两个引脚,任选其一即可。
4、参考代码
这里我们使用野火自带的PWM输出波形工程文件
从之前下载的野火资料中打开
部分代码:
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
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 计数到5000为500ms
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 10Khz的计数频率
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
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级3级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx外设
}
//定时器3中断服务程序
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
}
5、演示效果
1>通过keil模拟演示
选择魔术棒–Debug–配置如下
确定后点击:
然后打开示波器:
点击setup
设置如下参数:
确定后,查看显示效果:
2>示波器显示
二、 DAC练习
DAC简介 DAC为数字/模拟转换模块,故名思议,它的作用就是把输入的数字编码,转换成对应的模拟电压输出,它的功能与ADC相反。在常见的数字信号系统中,大部分传感器信号被化成电压信号,而ADC把电压模拟信号转换成易于计算机存储、处理的数字编码,由计算机处理完成后,再由DAC输出电压模拟信号,该电压模拟信号常常用来驱动某些执行器件,使人类易于感知。如音频信号的采集及还原就是这样一个过程。 STM32具有片上DAC外设,它的分辯率可配置为8位或12位的数字输入信号,具有两个DAC输出通道,这两个通道互不影响,每个通道都可以使用DMA功能,都具有出错检测能力,可外部触发。 整个DAC模块围绕框图下方的 “数字至模拟转换器x” 展开,它的左边分别是参考电源的引脚:VDDA、VSSA及Vref+,其中STM32的DAC规定了它的参考电压Vref+输入范围为2.4–3.3V。“数字至模拟转换器x”的输入为DAC的数据寄存器“DORx”的数字编码,经过它转换得的模拟信号由图中右侧的“ DAC OUTX”输出。而数据寄存器“DORx“又受“控制逻辑”支配,它可以控制数据寄存器加入一些伪噪声信号或配置产生三角波信号。图中的左上角为DAC的触发源,DAC根据触发源的信号来进行DAC转换,其作用就相当于DAC转换器的开关,它可以配置的触发源为外部中断源触发、定时器触发或软件控制触发。如本章实验中需要控制正弦波的频率,就需要定时器定时触发DAC进行数据转换。
(一)输出周期为2kHz的正炫波形
可以利用 STM32 的 DAC 配合 TIM 定时器,可以输出随时间变化的电压
1、输出周期计算
在实际中,我们可以通过工程里的正弦波点数和定时器配置生成特定频率的正弦波,这里我们需要输出一个周期为2kHz的正弦波,通过计算公式,我们可以得到,一共需要3600个采样点
根据公式:
因为我们需要输出正弦波,而计算机只能够识别一个一个的点,所以我们需要先对正弦波进行采样,取出一定的点数放到数组中,再去执行输出代码。
这里我们可以利用Matlab进行采样点的获取。
首先,我们打开Matlab脚本文件,路径如下:
修改参数:
这样,我们就生成了3600个采样点,这些点就存在.c文件中,我们直接复制即可
2、keil代码分析
我们使用野火自带的DAC输出代码,然后进行细微修改
进入工程后,我们需要找到存放数据的数组,将我们之前取到的3600个采样点,放进去
3、显示结果
我们可以看到输出了一个周期约为2kHz的正弦波
然后我们将输出接上蜂鸣器,可以听到滴滴滴的声音,因为频率太小,所以蜂鸣器发生可能听不清,只有很小的声音
(二)将一段数字音频歌曲数据转换为模拟音频波形输出
1、将自己喜欢的音乐转换为wav文件
点击可以将音频转化为wav文件
2、用Adobe Audition打开wav文件
用鼠标拖动红线,右键点击选中区域,选择存储区域为
设置文件名,选择文件保存位置,设置采样频率为8000,单声道,16位。
3、处理音频代码
把得到的文件用Ultraedit打开
Ctrl+A全选,选择16进制复制所选视图
粘贴到记事本中,保存
然后再用Ultraedit打开,右键点击选择范围
选择中间代码部分复制到另一个txt文件中保存
然后再用nodepad++打开这个txt文件,点击列块编辑
每一列都进行插入,得到以下这种格式
然后把得到的代码复制到野火的官方模板 DAC输出 中。删掉const uint8_t Sine12bit[]函数括号里的参数。
4、烧入观察波形
三、参考链接
STM32F103使用TIM DMA DAC实现播放WAV音乐stm32 PMW输出实验
四、总结
这次实验,简单了解了有关DAC和PWM的内容,这两个模块在时机中应用十分广泛,比如用ADC,DAC进行采集信息等,收获许多。