DAC82002的使用

16 位 DAC82002 是一款高精度、低功耗、双通道数模转换器 (DAC)，具有无缓冲电压输出，DAC82002 包含一个上电复位电路，以确保 DAC 输出根据 RSTSEL 引脚的状态在零电平或中间电平上电，并保持在该电平，直到将有效代码写入器件。 RESET 引脚拉低后，所有内部寄存器都会异步复位。DAC82002 使用多功能三线串行外设接口 (SPI)，运行时钟速率高达 50 MHz。

1.1.功能框图

注：有两路输出VOUTA和VOUTB

DAC参考电压来自外部输入

2.引脚配置和功能

3.DAC转换函数和寄存器结构

输入数据以直接二进制格式写入各个 DAC 数据寄存器。

上电或复位事件后，所有 DAC 寄存器均设置为零代码 (RSTSEL = AGND) 或中量程代码 (RSTSEL = VDD)

写入 DAC 数据寄存器的数据最初存储在 DAC 缓冲寄存器中。

DAC 输出的更新模式由 DAC_SYNC_EN 位（地址 2h）的状态决定。

在异步模式下（默认，DAC_SYNC_EN = 0），写入 DAC 缓冲寄存器会导致 DAC 活动寄存器立即更新。 DAC 输出（VOUTx 引脚）在 SYNC 的上升沿更新。

在同步模式下 (DAC_SYNC_EN = 1)，写入 DAC 缓冲寄存器不会自动更新 DAC 活动寄存器。相反，更新仅在软件 LDAC 触发事件之后发生。软件 LDAC 触发通过 TRIGGER 寄存器（地址 5h）中的 LDAC 位生成。

DAC_DATA：加载到 DAC-A/B 寄存器（地址 8h/9h）的二进制代码的十进制等效值

4.复位

4.1.硬件复位

如果 RSTSEL = AGND，则 DAC 输出异步设置为零代码；如果 RSTSEL = VDD，则在 RESET 引脚拉低后立即将 DAC 输出异步设置为中刻度代码。 RESET 信号重置所有内部寄存器，这意味着所有寄存器都初始化为默认值。在写入序列开始之前将 RESET 引脚恢复为高电平。

4.2.软件复位

通过将保留代码 0x1010 写入 TRIGGER 寄存器（地址 5h）中的软复位位来启动器件软件复位事件。

5.编程

5.1.串行外设接口 (SPI)

DAC82002 通过使用 SYNC、SCLK 和 SDIN 的 3 线串行外设接口 (SPI) 进行控制。串行接口的工作频率高达 50 MHz。输入移位寄存器宽度为 24 位

SPI 传输数据帧格式

串行时钟SCLK是连续时钟或门控时钟。 SYNC 的第一个下降沿启动操作周期。

当 SYNC 为高电平时，SCLK 和 SDIN 信号被阻止。器件内部寄存器在 SYNC 的上升沿从移位寄存器更新。

16-Bit MSB-Aligned DAC Data：16 位 MSB 对齐 DAC 数据，对于不同寄存器写入不同的16位数据对应不同的操作，参考寄存器映射。

5.2.数据传输时序

对于 SPI 操作，SYNC 线在 SCLK 的至少 24 个下降沿保持低电平，并且寻址的 DAC 寄存器在 SYNC 上升沿更新。然而，如果 SYNC 线在第 24 个 SCLK 下降沿之前拉高，则该事件将充当写入序列的中断。移位寄存器复位并且写入序列被丢弃。如图 7-3 所示，数据缓冲区内容和 DAC 寄存器内容不会更新，操作模式也不会改变。

6.寄存器映射

6.1.寄存器

6.1.1.NOOP Register (offset = 0h) [reset = 0000h]

6.1.2.SYNC Register (offset = 2h) [reset = 0300h]

DAC-A/B-BRDCAST-EN :

当设置为 1 时，相应的 DAC 设置为在串行接口写入 BRDCAST 寄存器后更新输出。

当清为 0 时，串行接口写入 BRDCAST 寄存器后，相应的 DAC 输出保持不受影响

DAC-A/B-SYNC-EN

当设置为 1 时，DAC 输出设置为更新以响应 LDAC 触发（同步模式）。

当清为 0 时，DAC 输出设置为立即更新（异步模式）（默认）。

6.1.3.TRIGGER Register (offset = 5h) [reset = 0000h]

LDAC:将该位设置为 1 可同步加载 SYNC 寄存器中设置为同步模式的 DAC。该位会自动复位。

SOFT-RESET [3:0] :当设置为保留代码 1010 时，该位会将器件重置为默认状态。该位会自动复位。

6.1.4.BRDCAST 寄存器（地址 = 6h）[当 RSTSEL 为逻辑低电平时复位 = 0000h，或者当 RSTSEL 为逻辑高电平时复位 = 8000h]

写入 BRDCAST 寄存器会强制设置为从 SYNC 寄存器广播的 DAC 通道将活动寄存器数据更新为 BRDCAST-DATA 位。

6.1.5.DAC-n 寄存器（地址 = 8h–9h）[当 RSTSEL 为逻辑低电平时复位 = 0000h，或者当 RSTSEL 为逻辑高电平时复位 = 8000h]

数据以直接二进制格式 MSB 对齐。

DAC-A/B-DATA [15:0]:模拟电压对应的16位二进制数据

7.代码

7.1.bsp_spi_dac82002.c


#include "bsp_spi_dac82002.h"

/*
	DAC82002模块：

	GND   ------  GND
	VDD   ------  5V

	SYNC  ------  PD2/DAC82002_CS
	SCLK  ------  PC10/SPI3_SCK
	DIN   ------  PC12/SPI3_MOSI

		  ------  PC11/SPI3_MISO               --- DAC无读出需求
    RSTSEL------  AGND，DAC 上电至零电平

	DAC8562基本特性:
	1、供电2.7 - 5V;  【本例使用5V】
	2、参考电压2.5V，使用外部参考

	对SPI的时钟速度要求: 高达50MHz， 速度很快.
	SCLK下降沿读取数据, 每次传送24bit数据， 高位先传
*/

/* SYNC, 也就是CS片选 */
#define CS_CLK_ENABLE()     __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE()
#define CS_GPIO				GPIOD
#define CS_PIN				DAC82002_CS_Pin
#define CS_1()              CS_GPIO->BSRR = CS_PIN
#define CS_0()				CS_GPIO->BSRR = ((uint32_t)CS_PIN << 16U)

/* 定义电压和DAC值间的关系。 两点校准 x是dac y 是电压 0.1mV */
#define X1	0
#define Y1  0

#define X2	65535
#define Y2  25000

#define	SPI_BUFFER_SIZE		(4 * 1024)
uint8_t g_spiTxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
uint8_t g_spiRxBuf[SPI_BUFFER_SIZE];
uint32_t g_spiLen;

/**********************************************************************************************************
*	函 数 名: bsp_InitDAC82002
*	功能说明: 配置GPIO并初始化DAC82002寄存器
*	形    参: 无
*	返 回 值: 无
**********************************************************************************************************/
void bsp_InitDAC82002(void)
{
     //配置GPIO
    {
        GPIO_InitTypeDef gpio_init;

         //打开GPIO时钟
        CS_CLK_ENABLE();

        gpio_init.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;		 //设置推挽输出
        gpio_init.Pull = GPIO_NOPULL;				 //上下拉电阻不使能
        gpio_init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;  	 //GPIO速度等级

        gpio_init.Pin = CS_PIN;
        HAL_GPIO_Init(CS_GPIO, &gpio_init);
    }


    /* 初始化DAC82002寄存器 */
    {
       /* 配置TRIGGER寄存器 */
        DAC82002_WriteCmd((TRIGGER_RS << 16));

        /* LDAC pin inactive for DAC-B and DAC-A 不使用LDAC引脚更新数据(同步模式),DAC 输出设置为立即更新（异步模式 */
        DAC82002_WriteCmd((SYNC_RS << 16));

        /*配置BRDCAST Register */
        DAC82002_WriteCmd((BRDCAST_RS << 16));

        /* 复位2个DAC到零电平, 输出0V */
        DAC82002_SetDacData(0, 0);
        DAC82002_SetDacData(1, 0);
        
    }
}
/**********************************************************************************************************
*	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;
    }

    if(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi3, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen, 1000000) != HAL_OK)
	{
		Error_Handler();
	}
}

/**********************************************************************************************************
*	函 数 名: DAC82002_WriteCmd
*	功能说明: 向SPI总线发送24个bit数据，取出3次8位数据放在缓冲区
*	形    参: _cmd : 数据
*	返 回 值: 无
**********************************************************************************************************/
void DAC82002_WriteCmd(uint32_t _cmd)
{
    CS_0();

    g_spiLen = 0;
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (_cmd >> 16);
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (_cmd >> 8);
    g_spiTxBuf[g_spiLen++] = (_cmd);
    bsp_spiTransfer();

    CS_1();
}

/**********************************************************************************************************
*	函 数 名 : DAC82002复位函数
*	功能说明 : 异步复位,低电平有效,如果 RESET 为低电平,
*	          并且RSTSEL = AGND,则所有 DAC 通道都会重置为零电平 (RSTSEL = AGND)
*	形    参 : 无
*	返 回 值 : 无
**********************************************************************************************************/
void DAC82002_Reset(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(DAC82002_RESET_GPIO_Port, DAC82002_RESET_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}

/**********************************************************************************************************
*	函 数 名: DAC82002_SetDacData
*	功能说明: 设置DAC输出，并立即更新。
*	形    参: _ch, 通道, 0-A , 1-B
*		     _data : 数据
*	返 回 值: 无
**********************************************************************************************************/
void DAC82002_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac)
{
    if (_ch == 0)
    {
        /* Write to DAC-A input register and update DAC-A; */
        DAC82002_WriteCmd((DAC_A_RS << 16) | (_dac << 0));
    }
    else if (_ch == 1)
    {
        /* Write to DAC-B input register and update DAC-B; */
        DAC82002_WriteCmd((DAC_B_RS << 16) | (_dac << 0));
    }
}

/**********************************************************************************************************
*	函 数 名: CaculTwoPoint
*	功能说明: 根据2点直线方程，计算Y值
*	形    参:  2个点的坐标和x输入量
*	返 回 值: x对应的y值
**********************************************************************************************************/
int32_t  CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x)
{
    return y1 + ((int64_t)(y2 - y1) * (x - x1)) / (x2 - x1);
}


/**********************************************************************************************************
*	函 数 名: DAC82002_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
**********************************************************************************************************/
uint16_t DAC82002_DacToVoltage(uint16_t _dac)
{
    uint16_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);
    return y;
}

/**********************************************************************************************************
*	函 数 名: DAC82002_VoltageToDac
*	功能说明: 将电压值转换为DAC值
*	形    参: _volt 电压，单位0.1mV
*	返 回 值: 16位DAC字
**********************************************************************************************************/
uint16_t DAC82002_VoltageToDac(uint16_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);
}

7.2.bsp_spi_dac82002.h

#include <stdio.h>

#ifndef BSP_SPI_DAC82002_H
#define BSP_SPI_DAC82002_H

#endif

//寄存器地址
#define SYNC_RS    0x02           //0 000 0010
#define TRIGGER_RS 0x05           //0 000 0101
#define BRDCAST_RS 0x06           //0 000 0110
#define DAC_A_RS   0x08           //0 000 1000
#define DAC_B_RS   0x09           //0 000 1001

void bsp_InitDAC82002(void);
void bsp_spiTransfer(void);
void DAC82002_WriteCmd(uint32_t _cmd);
void DAC82002_SetDacData(uint8_t _ch, uint16_t _dac);
int32_t  CaculTwoPoint(int32_t x1, int32_t y1, int32_t x2, int32_t y2, int32_t x);
uint16_t DAC82002_DacToVoltage(uint16_t _dac);
uint16_t DAC82002_VoltageToDac(uint16_t _volt);