雖然STM32F103ZET6具有內部DAC，但是也僅僅只有兩條DAC通道，並且STM32還有其他的很多型號是沒有DAC的。通常情況下，采用專用的D/A芯片來實現，但是這樣就會帶來成本的增加。
不過STM32所有的芯片都有PWM輸出，並且PWM輸出通道很多，資源豐富。因此，我們可以使用PWM+簡單的RC濾波來實現DAC的輸出從而節省成本。
PWM DAC
PWM DAC的構成原理
PWM本質上其實就是是一種周期一定，而高低電平占空比可調的方波。實際電路的典型PWM波形，如下圖所示：
針對PWM的波形進行以下分析：
高電平階段：計數器當前值從0-CCRx階段（總時間=CCRx*每兩個計數之間的間隔時間）；
低電平階段：計數器當前值從CCRx-ARR-1階段（總時間=（ARR-1-CCRx）*每兩個計數之間的間隔時間）。
如果PWM內容如果不太懂，可以參考鏈接：【STM32】通用定時器的PWM輸出（實例：PWM輸出）。
根據PWM的波形，可以用分段函數來進行表示：
其中：T是STM32中計數脈沖的基本周期，也就是STM32定時器的計數頻率的倒數；N是PWM波一個周期的計數脈沖個數，也就是STM32的ARR-1的值；n是PWM波一個周期中高電平的計數脈沖個數，也就是STM32的CCRx的值；VH和VL分別是PWM波的高低電平電壓值；k為諧波次數；t為時間。
我們將分段函數①式展開成傅里葉級數，得到公式②：
從②式可以看出，式中第1個方括弧為直流分量，第2項為1次諧波分量，第3項為大於1次的高次諧波分量。
式②中的直流分量與n成線性關系，並隨着n從0到N，直流分量從VL到VL+VH之間變化。而STM32的DAC功能也就是電壓輸出，這正是電壓輸出的DAC所需要的。
因此，如果能把式②中除直流分量外的諧波過濾掉，則可以得到從PWM波到電壓輸出DAC的轉換，即：PWM波可以通過一個低通濾波器進行解調。式②中的第2項的幅度和相角與n有關，頻率為1/（NT），其實就是PWM的輸出頻率。該頻率是設計低通濾波器的依據。如果能把1次諧波很好過濾掉，則高次諧波就應該基本不存在了。
PWM DAC的具體實現
通過上面的了解，我們可以得到PWM DAC的分辨率，計算公式如下：
分辨率=log2（N）
這里假設n的最小變化為1，當N=256的時候，分辨率就是8位。而STM32的定時器都是16位的，可以很容易得到更高的分辨率，分辨率越高，速度就越慢。不過我們在本章要設計的DAC分辨率為8位。
在8位分辨條件下，我們一般要求1次諧波對輸出電壓的影響不要超過1個位的精度，也就是3.3/256=0.01289V。假設VH為3.3V，VL為0V，那么一次諧波的最大值是2*3.3/π=2.1V，這就要求我們的RC濾波電路提供至少-20lg(2.1/0.01289)=-44dB的衰減。
STM32的定時器最快的計數頻率是72Mhz，8為分辨率的時候，PWM頻率為72M/256=281.25Khz。如果是1階RC濾波，則要求截止頻率為1.77Khz，如果為2階RC濾波，則要求截止頻率為22.34Khz。
二階RC濾波截止頻率計算公式為：
f=1/2πRC
以上公式要求R55=R56=R，C63=C64=C(R55*C63=R56*C64=RC)。根據這個公式，我們計算出圖25.1.2的截止頻率為：33.8Khz超過了22.34Khz，這個和我們前面提到的要求有點出入，原因是該電路我們還需要用作PWM DAC音頻輸出，而音頻信號帶寬是22.05Khz，為了讓音頻信號能夠通過該低通濾波，同時為了標准化參數選取，所以確定了這樣的參數。實測精度在0.5LSB以內。
PWM DAC實例
硬件連接
單片機：STM32F103ZET6
硬件資源：指示燈DS0，WK_UP和KEY1按鍵，ADC，PWM DAC
具體的硬件連接的圖如下所示：
STM32控制程序 //設置輸出電壓 //vol:0~330,代表0~3.3V void PWM_DAC_Set(u16 vol) { float temp=vol; temp/=100; temp=temp*256/3.3; TIM_SetCompare1(TIM1,temp); } int main(void) { u16 adcx; float temp; u8 t=0; u16 pwmval=0; u8 key; delay_init(); //延時函數初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設置NVIC中斷分組2:2位搶占優先級，2位響應優先級 uart_init(115200); //串口初始化為115200 KEY_Init(); //KEY初始化 LED_Init(); //LED端口初始化 usmart_dev.init(72); //初始化USMART LCD_Init(); //LCD初始化 Adc_Init(); //ADC初始化 TIM1_PWM_Init(255,0); //TIM1 PWM初始化, Fpwm=72M/256=281.25Khz. TIM_SetCompare1(TIM1,100);//初始值為0 POINT_COLOR=RED;//設置字體為紅色 LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32"); LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"PWM DAC TEST"); LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK"); LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2015/1/15"); LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"WK_UP:+ KEY1:-"); //顯示提示信息 POINT_COLOR=BLUE;//設置字體為藍色 LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"PWM VAL:"); LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"DAC VOL:0.000V"); LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"ADC VOL:0.000V"); TIM_SetCompare1(TIM1,pwmval);//初始值 while(1) { t++; key=KEY_Scan(0); if(key==WKUP_PRES) { if(pwmval<250)pwmval+=10; TIM_SetCompare1(TIM1,pwmval); //輸出 }else if(key==KEY1_PRES) { if(pwmval>10)pwmval-=10; else pwmval=0; TIM_SetCompare1(TIM1,pwmval); //輸出 } if(t==10||key==KEY1_PRES||key==WKUP_PRES) //WKUP/KEY1按下了,或者定時時間到了 { adcx=TIM_GetCapture1(TIM1); LCD_ShowxNum(124,150,adcx,4,16,0); //顯示DAC寄存器值 temp=(float)adcx*(3.3/256); //得到DAC電壓值 adcx=temp; LCD_ShowxNum(124,170,temp,1,16,0); //顯示電壓值整數部分 temp-=adcx; temp*=1000; LCD_ShowxNum(140,170,temp,3,16,0x80); //顯示電壓值的小數部分 adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,20); //得到ADC轉換值 temp=(float)adcx*(3.3/4096); //得到ADC電壓值 adcx=temp; LCD_ShowxNum(124,190,temp,1,16,0); //顯示電壓值整數部分 temp-=adcx; temp*=1000; LCD_ShowxNum(140,190,temp,3,16,0x80); //顯示電壓值的小數部分 t=0; LED0=!LED0; } delay_ms(10); }
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作者：Yngz_Miao
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/80113841
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