STM32-MBED ARDUINO STM32-HAL ESP32-ESP8266 8051-AVR ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
  • How to use Digital-to-Analog Converter (DAC) with STM32F10C8 Board

QC

How to use Digital-to-Analog Converter (DAC) with STM32F10C8 Board

Friday, March 25, 2022

 How to use Digital-to-Analog Converter (DAC) with STM32F10C8 Board





Chúng ta đều biết rằng Bộ vi điều khiển chỉ hoạt động với các giá trị kỹ thuật số nhưng trong thế giới thực, chúng ta phải xử lý các tín hiệu tương tự. Đó là lý do tại sao ADC (Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số) ở đó để chuyển đổi các giá trị Analog trong thế giới thực thành dạng Kỹ thuật số để bộ vi điều khiển có thể xử lý tín hiệu. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta cần tín hiệu Analog từ các giá trị kỹ thuật số, vì vậy ở đây có DAC (Digital to Analog Converter).


Một ví dụ đơn giản cho bộ chuyển đổi Digital sang Analog là ghi một bài hát trong phòng thu nơi ca sĩ nghệ sĩ đang sử dụng micrô và hát một bài hát. Các sóng âm thanh tương tự này được chuyển đổi thành dạng kỹ thuật số và sau đó được lưu trữ trong tệp định dạng kỹ thuật số và khi bài hát được phát bằng tệp kỹ thuật số được lưu trữ, các giá trị kỹ thuật số đó sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự cho đầu ra loa. Vì vậy, trong hệ thống này DAC được sử dụng.


DAC có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng như điều khiển động cơ, điều khiển độ sáng đèn LED, bộ khuếch đại âm thanh, bộ mã hóa video, hệ thống thu thập dữ liệu, v.v.


Chúng tôi đã giao tiếp Mô-đun DAC MCP4725 với Arduino. Hôm nay chúng ta sẽ sử dụng cùng một IC DAC MCP4725 để thiết kế một bộ chuyển đổi Digital sang Analog sử dụng Vi điều khiển STM32F103C8.

Components Required

  • STM32F103C8
  • MCP4725 DAC IC
  • 10k Potentiometer
  • 16x2 LCD display
  • Breadboard
  • Connecting Wires

MCP4725 DAC Module (Digital to Analog Converter)

MCP4725 IC là một Mô-đun chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự 12 bit được sử dụng để tạo ra điện áp tương tự đầu ra từ (0 đến 5V) và nó được điều khiển bằng cách sử dụng giao tiếp I2C. Nó cũng đi kèm với bộ nhớ không bay hơi EEPROM trên bo mạch.

IC này có độ phân giải 12-Bit. Điều này có nghĩa là chúng tôi sử dụng (0 đến 4096) làm đầu vào để cung cấp đầu ra điện áp liên quan đến điện áp tham chiếu. Điện áp tham chiếu tối đa là 5V.

Formula to calculate Output Voltage

O/P Voltage = (Reference Voltage / Resolution) x Digital Value

For Example if we use 5V as reference voltage and let’s assume that digital value is 2048. So to calculate the DAC output.

O/P Voltage = (5/ 4096) x 2048 = 2.5V
Pinout of MCP4725

Below is the image of MCP4725 with clearly indicating pin names.



Pins of MCP4725Use
OUTOutputs Analog Voltage
GNDGND for Output
SCLI2C Serial Clock line
SDAI2C Serial Data line
VCCInput Reference Voltage 5V or 3.3V
GNDGND for input

I2C Communication in MCP4725

IC DAC này có thể được giao tiếp với bất kỳ vi điều khiển nào bằng giao tiếp I2C. Giao tiếp I2C chỉ cần hai dây SCL và SDA. Theo mặc định, địa chỉ I2C cho MCP4725 là 0x60. Theo liên kết để biết thêm về giao tiếp I2C trong STM32F103C8.


I2C pins in STM32F103C8:

SDA:  PB7 or PB9, PB11.

SCL:  PB6 or PB8, PB10.

Circuit Diagram and Explanation



Connections between STM32F103C8 & 16x2 LCD

LCD Pin NoLCD Pin NameSTM32 Pin Name
1Ground (Gnd)Ground (G)
2VCC5V
3VEEPin from Centre of Potentiometer for contrast
4Register Select (RS)PB11
5Read/Write (RW)Ground (G)
6Enable (EN)PB10
7Data Bit 0 (DB0)No Connection (NC)
8Data Bit 1 (DB1)No Connection (NC)
9Data Bit 2 (DB2)No Connection (NC)
10Data Bit 3 (DB3)No Connection (NC)
11Data Bit 4 (DB4)PB0
12Data Bit 5 (DB5)PB1
13Data Bit 6 (DB6)PC13
14Data Bit 7 (DB7)PC14
15LED Positive5V
16LED NegativeGround (G)

Connection between MCP4725 DAC IC and STM32F103C8

MCP4725STM32F103C8Multimeter
SDAPB7NC
SCLPB6NC
OUTPA1Positive Probe
GNDGNDNegative Probe
VCC3.3VNC

Một chiết áp cũng được kết nối, với chân giữa được kết nối với đầu vào tương tự PA1 (ADC) của STM32F10C8, Chân trái kết nối với GND và chân phải nhất kết nối với 3.3V của STM32F103C8.


Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ kết nối một IC DAC MCP4725 với STM32 và sử dụng một chiết áp 10k để cung cấp giá trị đầu vào tương tự cho chân STM32 ADC PA0. Và sau đó sử dụng ADC để chuyển đổi giá trị tương tự sang dạng kỹ thuật số. Sau đó, gửi các giá trị kỹ thuật số đó đến MCP4725 thông qua bus I2C. Sau đó chuyển đổi các giá trị kỹ thuật số đó sang tương tự bằng cách sử dụng IC DAC MCP4725 và sau đó sử dụng chân ADC khác PA1 của STM32 để kiểm tra đầu ra tương tự của MCP4725 từ chân OUT. Cuối cùng, hiển thị cả giá trị ADC & DAC với điện áp trên màn hình LCD 16x2.


Programming STM32F103C8 for Digital to Analog Conversion

Bây giờ không cần lập trình FTDI để tải mã lên STM32F103C8. Chỉ cần kết nối nó với PC qua cổng USB của STM32 và bắt đầu lập trình với ARDUINO IDE. Truy cập liên kết này để tìm hiểu thêm về Lập trình STM32 của bạn trong Arduino IDE. Chương trình hoàn chỉnh cho hướng dẫn DAC STM32 này được đưa ra ở cuối.

Đầu tiên, hãy bao gồm thư viện cho I2C và LCD bằng thư viện wire.h, SoftWire.h và liquidcrystal.h. Tìm hiểu thêm về I2C trong Vi điều khiển STM32 tại đây.


#include<Wire.h>           
#include <LiquidCrystal.h>
#include<SoftWire.h>

Next define and initialize the LCD pins according to the LCD pins connected with the STM32F103C8

const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

Then define the I2C address of the MCP4725 DAC IC. The MCP4725 DAC default I2C address is 0x60

#define MCP4725 0x60

In the void setup()

First begin the I2C communication at the pins PB7 (SDA) and PB6 (SCL) of STM32F103C8.

Wire.begin();     //Begins the I2C communication

Next set the LCD display in the 16x2 mode and display a welcome message.

  lcd.begin(16,2);                 
  lcd.print("CIRCUIT DIGEST");  
  delay(1000);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("STM32F103C8");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("DAC with MCP4725");
  delay(2000);
  lcd.clear();

In the void loop()

1. First in buffer[0] put the control byte value (0b01000000).

(010-Sets MCP4725 in Write mode)
buffer[0] = 0b01000000;

2. Following statement reads the analog value from pin PA0 and converts it into digital value ranging from 0 to4096 as ADC is 12-bit resolution and store in the variable adc.

adc = analogRead(PA0) ;

3. This following statement is a formula used to calculate the voltage from the ADC input value (0 to 4096) with the reference voltage of 3.3V.

float ipvolt = (3.3/4096.0)* adc;

4. Put the Most significant bit values in buffer[1] by shifting 4 bits to right in ADC variable, and Least significant bit values in buffer[2] by shifting 4 bits to left in adc variable.

buffer[1] = adc >> 4;             
buffer[2] = adc << 4;

   

5. The following statement reads analog value from ADC pin PA1 of STM32 that is the DAC output (MCP4725 DAC IC’s OUTPUT pin). This pin can also be connected to multimeter to check the output voltage.

unsigned int analogread = analogRead(PA1);

6. Further the voltage value from the variable analogread is calculated using the formula with the following statement.

float opvolt = (3.3/4096.0)* analogread;

7. In the same void loop () there are few other statements which are explained below

Begins the transmission with MCP4725:

Wire.beginTransmission(MCP4725);

Sends the control byte to I2C

Wire.write(buffer[0]);

Sends the MSB to I2C

Wire.write(buffer[1]);

Sends the LSB to I2C

Wire.write(buffer[2]);

Ends the transmission

Wire.endTransmission();

Now display those results in the LCD 16x2 display using lcd.print()

  lcd.setCursor(0,0);    
  lcd.print("A IP:");
  lcd.print(adc);        
  lcd.setCursor(10,0);
  lcd.print("V:");       
  lcd.print(ipvolt);
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("D OP:");
  lcd.print(analogread);  
  lcd.setCursor(10,1);
  lcd.print("V:");
  lcd.print(opvolt);        
  delay(500);
  lcd.clear();

Testing the DAC with STM32

Khi chúng ta thay đổi giá trị ADC đầu vào và điện áp bằng cách xoay chiết áp, giá trị DAC đầu ra và điện áp cũng thay đổi. Ở đây các giá trị đầu vào được hiển thị ở hàng đầu tiên và giá trị đầu ra ở hàng thứ hai của màn hình LCD. Đồng hồ vạn năng cũng được kết nối với Chân đầu ra MCP4725 để xác minh điện áp tương tự.



#include<Wire.h>                   //Include Wire library for using I2C functions 
#include<SoftWire.h>    
#include <LiquidCrystal.h>         //Include LCD library for using LCD display functions 

#define MCP4725 0x60            //MCP4725 address as 0x60 Change yours accordingly

const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

unsigned int adc;
byte buffer[3];                   

void setup() 
{
  Wire.begin();                    //Begins the I2C communication
  lcd.begin(16,2);                 //Sets LCD in 16X2 Mode
  lcd.print("CIRCUIT DIGEST");   
  delay(1000);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("STM32F103C8");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("DAC with MCP4725");
  delay(2000);
  lcd.clear();
}

void loop() 

{
  buffer[0] = 0b01000000;            //Sets the buffer0 with control byte (010-Sets in Write mode)
  adc = analogRead(PA0);             //Read Analog value from pin PA0
  
  float ipvolt = (3.3/4096.0)* adc;  //Finding voltage formula
  buffer[1] = adc >> 4;              //Puts the most significant bit values
  buffer[2] = adc << 4;              //Puts the Least significant bit values
  
 
  unsigned int analogread = analogRead(PA1) ; //Reads analog value from PA1
  
  float opvolt = (3.3/4096.0)* analogread; //Finding Voltage Formula
  
  Wire.beginTransmission(MCP4725);         //Joins I2C bus with MCP4725 with 0x60 address
  
  Wire.write(buffer[0]);            //Sends the control byte to I2C 
  Wire.write(buffer[1]);            //Sends the MSB to I2C 
  Wire.write(buffer[2]);            //Sends the LSB to I2C
  
  Wire.endTransmission();           //Ends the transmission

  lcd.setCursor(0,0);     
  lcd.print("A IP:");
  lcd.print(adc);                   //Prints the ADC value from PA0
  lcd.setCursor(10,0);
  lcd.print("V:");                  //Prints the Input Voltage at PA0
  lcd.print(ipvolt);
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("D OP:");
  lcd.print(analogread);             //Prints the ADC value from PA1 (From DAC)
  lcd.setCursor(10,1);
  lcd.print("V:");
  lcd.print(opvolt);                 //Prints the Input Voltage at PA1 (From DAC)
   
  delay(500);
  lcd.clear();
}









Xem thêm

Error No module Onnx opencv

 Error No module Onnx opencv Lệnh :  pip install onnx==1.9 Mã lỗi PS F:\opencv_e\2.video> & C:/Users/youtb/Anaconda3/envs/virtualenv/...