《前言》

本應用筆記舉例介紹了使用數模轉換器 (DAC) 外設生成音頻輸出信號的過程，該 DAC 外設內嵌在 STM32F10xx 微控制器系列產品中。

數模轉換器 (DAC) 是一種與模數轉換器功能相反的器件，可以將數字形式的數據轉換為相應的模擬電壓信號。

STM32 DAC 模塊是 12 位字轉換器，帶有兩個支持立體聲音頻的輸出通道。 DAC 可用于多種音頻應用中，例如：安全警報、藍牙耳機、發聲玩具、答錄機、人機接口以及低成本的音樂播放器STM32 DAC 還可實現許多其他模擬用途，如模擬波形產生和控制工程。

《DAC主要特性》

1、數據格式 DAC 可以使用以下三種整型格式的數據：8 位右對齊、12 位右對齊以及 12 位左對齊。12 位值的范圍在 0x000 到 0xFFF 之間，其中 0x000 為最小值，而 0xFFF 為最大值。

2、雙通道模數 DAC 有兩個輸出通道，每個通道各有一個轉換器。在雙 DAC 通道模式下，轉換可以單獨進行，也可以同時進行。 當 DAC 通道由同一個觸發源觸發后，兩個通道將組合在一起同步執行更新操作，轉換也會同時進行。

3、專用定時器 除了通過軟件和外部觸發器觸發 DAC 轉換之外，還可以通過不同的定時器觸發 DAC 轉換。 TIM6 和 TIM7 是兩個基本定時器，主要用于 DAC 觸發。每當 DAC 接口在所選的定時器觸發輸出 (TIMx_TRGO) 上檢測到上升沿時，DAC_DHRx 寄存器中存儲的最后一個數據即會轉移到 DAC_DORx 寄存器中。

4、DMA功能 STM32 微控制器配有一個多通道 DMA 模塊。每個 DAC 通道都連接到獨立的 DMA 通道。 對于 STM32F100x 微控制器，DAC 通道 1 連接到 DMA 通道 3，DAC 通道 2 連接到 DMA通道 4。未使用 DMA 時，CPU 用于向 DAC 提供模式波形。通常，波形保存在存儲器 (RAM) 中，CPU 負責將數據從 RAM 傳輸到 DAC。

使用 DMA 時，系統的整體性能會因內核的釋放而提升。此時，數據直接通過 DMA 從存儲器傳輸到 DAC，無需 CPU 執行任何操作。這樣節省的 CPU 資源可供其它操作使用。

5、DMA下溢錯誤 DMA 向 DAC 提供模式波形時，有時會出現 DMA 傳輸速度比 DAC 轉換速度快的情況。此時，DAC 會檢測到部分模式波形遭到忽略而不予轉換。它隨后會將“DMA 下溢錯誤”標志置 1。可以使用觸發定時器通過共享 IRQ 通道處理下溢錯誤，在 DAC 不通過 TIM6 觸發時也可通過專用中斷來處理。

6、白噪聲發生器 6.1定義 STM32 微控制器 DAC 為用戶提供了一個偽隨機碼發生器。根據移位寄存器上使用的節拍數，在序列重復前，可生成具有最多 2的n-1 次方個數的序列。

由噪聲發生器生成的噪聲具有均勻的頻譜分布，可將這些噪聲視為白噪聲。不過，白噪聲分布均勻，不具備高斯輸出特性。

噪聲波形的偏移量可以編程。使用預配置的偏移量表更改此偏移量(信號模式)，用戶可獲得與信號模式和噪聲波形之和相對應的波形。

6.2典型應用

STM32 微控制器具有采樣率高達 1 M/ 秒的 12 位增強型 ADC。在大多數應用中，這種分辨率已經足夠，但在一些需要更高精度的情況下，可以利用過采樣和抽選輸入信號的概念，以減少外部 ADC 解決方案的使用并降低應用功耗。

STM32 應用筆記 AN2668 中標題為“使用白噪聲進行過采樣”一節中詳細介紹了這些方法的詳細信息。

白噪聲發生器還可用于產生電子音樂，通常直接產生或作為濾波器的輸入來形成其它類型的噪聲信號。白噪聲發生器廣泛用于音頻合成，通常用于再現鈸等打擊樂器的效果，這些樂器在其頻域內具有較高的噪聲量。

白噪聲發生器可用于控制工程，以及放大器和電子濾波器的頻率響應測試。白噪聲是一種通用的合成噪聲源，用于通過耳鳴掩蔽器進行聲掩蔽。

7、三角波發生器

7.1定義

STM32 DAC 為用戶提供了具有靈活的偏移量、振幅和頻率的三角波形發生器。理論上說，三角波形是一種由無限組奇次諧波組成的波形。可以使用 DAC_CR 寄存器中的 MAMPx 位修正三角波形的振幅。

有關三角波形的詳細信息，請參見 STM32 參考手冊。 三角波形頻率與觸發源的頻率相關。

三角波形的偏移量可以編程。使用預配置的偏移量表更改三角波形地偏移量(信號模式)，用戶可獲得與信號模式和三角波形之和對應的波形。

7.2典型應用

由于三角波發生器的高次諧波下降速度更快，因此其音色比方波柔和，故而三角波發生器經常用于聲音合成。

三角波發生器電路還可用于多種調制解調器電路應用。

8、緩存的輸出

為了在不使用外部運算放大器的情況下驅動外部負載，DAC 通道內嵌一個輸出緩沖器，可以根據用戶應用情況進行使能和禁止。

如果未對 DAC 輸出進行緩沖，當用戶應用電路中存在負載時，實際電壓輸出會低于預期電壓輸出。啟用緩沖器后，實際電壓輸出會與預期電壓輸出非常接近。

審核編輯：湯梓紅

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