第26章

DAC——輸出正弦波

26.1

DAC簡(jiǎn)介

DAC為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換模塊，它的作用就是把輸入的數(shù)字編碼，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出，它的功能與ADC相反。在常見的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)中，大部分傳感器信號(hào)被轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，而ADC把電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的數(shù)字編碼，由計(jì)算機(jī)處理完成后，再由DAC輸出電壓模擬信號(hào)，該電壓模擬信號(hào)常常用來(lái)驅(qū)動(dòng)某些執(zhí)行器件，使人類易于感知。如音頻信號(hào)的采集及還原就是這樣一個(gè)過(guò)程。

RA6M5和RA4M2具有片上DAC外設(shè)，總共有兩路DAC輸出通道，每路的分辨率可配置為12位，這兩個(gè)通道之間互不影響，每個(gè)通道都可以使用ELC功能可外部觸發(fā)或者進(jìn)行與ADC單元1的同步轉(zhuǎn)換。RA2L1僅有一路DAC輸出通道，分辨率也為12位。

DAC模塊特性

RA6M5和RA4M2的DAC外設(shè)模塊是完全一樣的，沒(méi)有什么區(qū)別；

而RA2L1的DAC外設(shè)模塊有些許不同。

它們的DAC模塊特性如下表所示：

表1：RA6M5/RA4M2/RA2L1的DAC特性

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DAC的相關(guān)引腳或信號(hào)及其功能用途如下表所示：

表2：DAC相關(guān)引腳或信號(hào)及其功能

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26.2

DAC的結(jié)構(gòu)框圖

RA6M5與RA4M2的DAC模塊是一樣的，而RA2L1的DAC模塊結(jié)構(gòu)比RA6M5和RA4M2的更加簡(jiǎn)單。因此，下面我們就來(lái)講解它們的DAC模塊框圖。

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RA2L1的DAC模塊框圖如下圖所示：

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以上框圖中的“12-bit D/A”是核心部件，幾乎所有的結(jié)構(gòu)都是圍繞著這個(gè)12bit的D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行工作的。

26.2.1

DAC模塊相關(guān)引腳

見圖中標(biāo)注①處。

26.2.1.1

電源相關(guān)引腳

RA6M5和RA4M2的DAC模塊的電源引腳分為模塊供電引腳和DA轉(zhuǎn)換參考電源引腳；而RA2L1的DAC模塊的電源引腳其實(shí)沒(méi)有區(qū)分，模塊供電引腳和DA轉(zhuǎn)換參考電源引腳是共用相同的引腳。如下表所示。

表3：電源相關(guān)引腳

注

RA6M5和RA4M2的DAC模塊VREFH/VREFL引腳其實(shí)也是ADC Unit 1的參考電源引腳。因此，RA6M5和RA4M2的DAC模塊與ADC Unit 1是共用電源的。而這會(huì)造成一些問(wèn)題，比如當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)，DAC模塊會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，產(chǎn)生的浪涌電流會(huì)對(duì)ADC Unit 1的操作造成干擾。對(duì)此也有解決辦法，也就是讓D/A和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行同步轉(zhuǎn)換。

可通過(guò)以下方法減少DAC和ADC模塊之間的干擾：

? 同步D/A轉(zhuǎn)換控制，使D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的更新時(shí)間由ADC12（uint1）輸入信號(hào)同步

? 通過(guò)合理的控制DAC12的啟動(dòng)信號(hào)來(lái)減少干擾對(duì)D/A轉(zhuǎn)換精度的影響

26.2.1.2

模擬轉(zhuǎn)換輸出引腳

DA0和DA1，這是DAC輸出通道0和輸出通道1的信號(hào)，它們可以連接到實(shí)際的物理IO引腳進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換后信號(hào)的輸出。

下面的表格展示了RA6M5/RA4M2/RA2L1的DA輸出通道與實(shí)際IO引腳可以進(jìn)行的連接：

表4：DA輸出通道與實(shí)際IO引腳的連接

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26.2.2

12位DA轉(zhuǎn)換器和輸出放大器

見圖中標(biāo)注②處。

DA轉(zhuǎn)換器為12位的分辨率。

RA6M5和RA4M2的DAC輸出可以選擇使用輸出放大器，也可以旁路輸出放大器、不使用。而RA2L1不支持輸出放大器控制功能。

26.2.3

同步電路

見圖中標(biāo)注③處。

同步電路：同步電路由D/A A/D轉(zhuǎn)換器同步使能輸入信號(hào)進(jìn)行控制。

同步功能是指將DA12與ADC12（Unit 1）進(jìn)行同步，這樣可以抑制兩者之間由于共用模擬電源而帶來(lái)的相互干擾。

26.2.4

總線、寄存器及控制電路

見圖中標(biāo)注④處。

CPU通過(guò)總線訪問(wèn)DAC模塊的寄存器，通過(guò)相應(yīng)的寄存器配置來(lái)操作控制電路，最終控制12位的DA轉(zhuǎn)換器。

DAC數(shù)據(jù)寄存器：RA6M5和RA4M2的DAC模塊因?yàn)橛袃蓚€(gè)DA輸出通道，因此有兩個(gè)DAC數(shù)據(jù)寄存器（DADR0和DADR1）；而RA2L1的DAC模塊只有一個(gè)DA輸出通道，也只有一個(gè)DAC數(shù)據(jù)寄存器（DADR0）。

DAC數(shù)據(jù)寄存器：DADRn (n=0, 1)

DADRn寄存器是16位讀/寫寄存器，它存儲(chǔ)用于D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。當(dāng)開啟模擬輸出時(shí)DADRn中的值被轉(zhuǎn)換并輸出到模擬輸出引腳上。之后每當(dāng)我們改變DADRn中的數(shù)值時(shí)，就可以改變輸出的模擬電壓。

寫入的12-bit數(shù)據(jù)可以進(jìn)行右對(duì)齊或左對(duì)齊設(shè)置。右對(duì)齊時(shí)16位數(shù)據(jù)寄存器的低12位有效；左對(duì)齊時(shí)16位數(shù)據(jù)寄存器的高12位有效。因而雖然DADRn數(shù)據(jù)寄存器有16位數(shù)據(jù)，但是只用到了前12位（左對(duì)齊）或后12位（右對(duì)齊），其余的位沒(méi)有用到。

26.2.5

觸發(fā)源

見圖中標(biāo)注⑤處。

我們可以設(shè)置軟件來(lái)觸發(fā)DAC、或者通過(guò)使用ELC 進(jìn)行觸發(fā)、甚至我們還可以使用外部中斷進(jìn)行觸發(fā)。最終我們的目的是為了使得DACR.DAOEn（n=0,1）位被置1，我們可以編寫相應(yīng)的寄存器控制代碼以至于我們可以使用不同的方式進(jìn)行觸發(fā)。

當(dāng)設(shè)置DACR中的DAOEn位(n = 0,1)為1時(shí)，啟用DAC12并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)設(shè)置DACR中的DAOEn 位(n = 0,1)為0時(shí)，關(guān)閉DAC輸出轉(zhuǎn)換。

下面是使用軟件觸發(fā)方式來(lái)使能DAC的代碼：

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

/**
*@brief軟件使能并輸出電壓
*@param輸入DAC 模塊
*@retval無(wú)
*/
voidtrigger_dac(dac_ctrl_t * p_api_ctrl)
{
dac_instance_ctrl_t * p_ctrl = (dac_instance_ctrl_t *) p_api_ctrl;
p_ctrl->p_reg->DACR_b.DAOE0= 1U;//使能DAC 通道一使其輸出相應(yīng)電壓
//p_ctrl->p_reg->DACR_b.DAOE1 = 1U; //使能DAC 通道二使其輸出相應(yīng)電壓
}

DA0和DA1通道的轉(zhuǎn)換除了可以通過(guò)軟件觸發(fā)以外，還可以由輸入事件信號(hào)觸發(fā)啟動(dòng)。可供用戶設(shè)置的觸發(fā)源如下圖所示：

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