模擬信號(hào)輸出是經(jīng)常會(huì)遇到的應(yīng)用需求，解決的辦法應(yīng)多種，但我們使用最多的還是數(shù)模轉(zhuǎn)換。對(duì)于不同的數(shù)模轉(zhuǎn)換器我們需要為其編寫(xiě)適用的驅(qū)動(dòng)程序，在這一篇中我們就來(lái)考慮如何實(shí)現(xiàn)DAC8552高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)程序。

1、功能概述

??該DAC8552是一個(gè)16位，雙通道，電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)提供低功率操作和靈活的串行主機(jī)接口。每個(gè)芯片上的精確輸出放大器允許軌到軌輸出擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)在2.7V到5.5V的供應(yīng)范圍。該設(shè)備支持標(biāo)準(zhǔn)三線串行接口，能夠操作與輸入數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率高達(dá)30MHz的VDD = 5V。

1.1、功能結(jié)構(gòu)

??DAC8552這種設(shè)備在正常情況下的低功耗使得它非常適合便攜式、電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備和其他低功耗應(yīng)用。采用SOIC-8的封裝形式，引腳定義如下：

??DAC8552需要一個(gè)外部參考電壓來(lái)設(shè)置每個(gè)DAC通道的輸出范圍。DAC8552還包括一個(gè)電源上電復(fù)位電路，以確保DAC輸出功率能夠輸出到零，并保持在那里，直到獲取一個(gè)有效的寫(xiě)入值。DAC8552擁有一個(gè)SPI串行接口，該接口提供了靈活的功能。

??從上述結(jié)構(gòu)圖可知，DAC8552每次僅能操作一路輸出，因?yàn)槿康牟僮鞫际峭ㄟ^(guò)同一個(gè)移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

1.2、移位寄存器

??DAC8552有一個(gè)24位的輸入移位寄存器，前面8位用來(lái)作控制位，后面16位用作數(shù)據(jù)位。具體如下圖所示：

??在前面的8位控制位中，DB23和DB22是保留位必須為“0”，DB21（LDB）位和DB20（LDA）用于控制后面的16位數(shù)據(jù)適用于加載哪一個(gè)輸出通道還是Power_Down命令。DB19沒(méi)有定義，DAC8552不關(guān)心該位的具體數(shù)值。DB18為緩沖器選擇位，用于控制數(shù)據(jù)的目標(biāo)通道是DAC A還是DAC B。后續(xù)的DB17（PD1）和DB16（PD0）用于選擇Power_Down的模式。具體的命令如下表中描述：

??至于Power_Down的模式有幾種選擇，如下表所示：

2、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

??我們已經(jīng)了解了DAC8552的基本結(jié)構(gòu)及寄存器命令，接下來(lái)我們將根據(jù)這些認(rèn)知設(shè)計(jì)DAC8552的驅(qū)動(dòng)程序。

2.1、對(duì)象定義

??在設(shè)計(jì)DAC8552的驅(qū)動(dòng)程序之前，我們先來(lái)考慮一下DAC8552的對(duì)象定義問(wèn)題。我們作為一個(gè)對(duì)象一般會(huì)包括屬性和操作兩個(gè)方面的內(nèi)容。我們先來(lái)分析DAC8552對(duì)象應(yīng)該包含有哪些屬性。屬性用于標(biāo)識(shí)對(duì)象的某些特性，DAC8552通過(guò)SPI總線下發(fā)數(shù)據(jù)和命令，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么需要特別標(biāo)記的特性，所以我們不需要為DAC8552對(duì)象設(shè)計(jì)屬性。

??我們?cè)賮?lái)看一看，DAC8552對(duì)象需要實(shí)現(xiàn)哪些操作。首先DAC8552使用SPI總線進(jìn)行通訊，而SPI總線采用片選信號(hào)來(lái)區(qū)分不同的節(jié)點(diǎn)，所以我們需要操作DAC8552的片選信號(hào)，而片選型號(hào)的操作顯然依賴于特定的操作平臺(tái)，所以我們將控制其片選信號(hào)作為DAC8552對(duì)象的一個(gè)操作。另外，DAC8552作為模擬量輸出對(duì)象，我們需要向其發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，而向其發(fā)送數(shù)據(jù)和命令也依賴于具體的操作平臺(tái)，所以應(yīng)將其作為對(duì)象的一個(gè)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。據(jù)此我們可以定義DAC8552的對(duì)象類型如下：

/* 定義DAC8552對(duì)象類型 */
typedef struct DAC8552Object {
  void (*WriteDataToDAC)(uint8_t *tData,uint16_t tSize);        //向DAC發(fā)送數(shù)據(jù)
  void (*ChipSelcet)(DAC8552CSType cs);     //片選信號(hào)
}DAC8552xObjectType;

??我們定義了DAC8552的對(duì)象類型，但當(dāng)我們使用其聲明一個(gè)對(duì)象時(shí)，并不能直接使用，我們需要對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化，這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)象初始化的函數(shù)。對(duì)象初始化函數(shù)處理對(duì)象相關(guān)的屬性和操作的配置，具體實(shí)現(xiàn)如下：

/*初始化DAC8552對(duì)象*/
void DAC8552Initialization(DAC8552xObjectType *dac,     //DAC8552對(duì)象變量
                           DAC8552WriteType write,      //寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)指針
                           DAC8552ChipSelectType cs             //片選操作函數(shù)指針
                          )
{
  if((dac==NULL)||(write==NULL))
  {
    return;
  }

  if(cs!=NULL)
  {
    dac->ChipSelcet=cs;
  }
  else
  {
    dac->ChipSelcet=DefaultChipSelect;
  }
}

2.2、對(duì)象操作

??我們已經(jīng)定義了DAC8552的對(duì)象類型并為DAC8552對(duì)象設(shè)計(jì)了初始化函數(shù)，接下來(lái)我們看一看DAC8552所要實(shí)現(xiàn)的操作。對(duì)于DAC8552對(duì)象來(lái)說(shuō)，我們對(duì)其操作無(wú)非就是寫(xiě)其移位寄存器以實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的下發(fā)。從其數(shù)據(jù)表中我們可以看到操作移位寄存器的時(shí)序如下所示：

??根據(jù)我們前面對(duì)DAC8552相關(guān)數(shù)據(jù)的了解以及上述時(shí)序圖，我們可以封裝對(duì)其移位寄存器的操作函數(shù)如下：

/*操作DAC8552輸出通道*/
void SetDAC8552ChannelValue(DAC8552xObjectType *dac,DAC8552LDType ld,DAC8552BSType bs,DAC8552PDType pd,uint16_t data)
{
  uint32_t inputShiftData=0;
  uint8_t sData[3];

  inputShiftData=data;

  inputShiftData=inputShiftData|(ld<<20);
  inputShiftData=inputShiftData|(bs<<18);
  inputShiftData=inputShiftData|(pd<<16);

  sData[0]=(uint8_t)(inputShiftData>>16);
  sData[1]=(uint8_t)(inputShiftData>>8);
  sData[2]=(uint8_t)inputShiftData;

  dac->ChipSelcet(DAC8552CS_Enable);
  dac->WriteDataToDAC(sData,3);
  dac->ChipSelcet(DAC8552CS_Disable);
}

3、驅(qū)動(dòng)的使用

??我們?cè)O(shè)計(jì)了DAC8552的對(duì)象驅(qū)動(dòng)，但這個(gè)驅(qū)動(dòng)是否正確我們需要驗(yàn)證一下。所以接下來(lái)我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)程序的驗(yàn)證。

3.1、聲明并初始化對(duì)象

??我們使用設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)程序操作DAC8552時(shí)，首先需要使用我們定義的對(duì)象類型聲明一個(gè)DAC8552對(duì)象。

DAC8552xObjectType dac8552;

??聲明了這個(gè)對(duì)象變量之后，我們還需要使用初始化函數(shù)對(duì)其進(jìn)行初始化方可使用。這一初始化函數(shù)擁有3個(gè)參數(shù)：

DAC8552xObjectType *dac,     //DAC8552對(duì)象變量
DAC8552WriteType write,      //寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)指針
DAC8552ChipSelectType cs     //片選操作函數(shù)指針

??第一個(gè)參數(shù)正是我們要初始化的對(duì)象變量；第二個(gè)參數(shù)為向DAC8552寫(xiě)命令和數(shù)據(jù)的函數(shù)指針；第三個(gè)參數(shù)是片選信號(hào)操作函數(shù)指針。這兩個(gè)函數(shù)指針需要我們實(shí)現(xiàn)。它們的原型如下：

/* 向DAC發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)指針類型 */
typedef void (*DAC8552WriteType)(uint8_t *tData,uint16_t tSize);
/* 片選操作函數(shù)指針類型 */
typedef void (*DAC8552ChipSelectType)(DAC8552CSType cs);

??我們根據(jù)函數(shù)原型定義，在具體的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)它們，如我們?cè)?a target="_blank">STM32平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)如下：

/*定義片選信號(hào)函數(shù)*/
void DAC8552CS(DAC8552CSType en)
{
  if(DAC8552CS_Enable==en)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);
  }
  else
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
  }
}

/*定義發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)*/
void DAC8552TransmitData(uint8_t *wData,uint16_t wSize)
{
  HAL_SPI_Transmit (&dac8552hspi, wData, wSize, 1000);
}

??我們將對(duì)象變量以及上面實(shí)現(xiàn)的2個(gè)函數(shù)的函數(shù)指針作為參數(shù)傳遞給DAC8552對(duì)象初始化函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象變量的初始化。具體如下：

DAC8552Initialization(&dac8552,               //DAC8552對(duì)象變量
                   DAC8552TransmitData,    //寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)指針
                   DAC8552CS               //片選操作函數(shù)指針
                   );

3.2、基于對(duì)象進(jìn)行操作

??初始化對(duì)象變量后，我們就可以基于該對(duì)象變量實(shí)現(xiàn)我們對(duì)DAC8552的操作了。我們已經(jīng)封裝了對(duì)其移位寄存器操作的函數(shù)，直接調(diào)用該函數(shù)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)我們的操作。一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)函數(shù)如下：

/* 修改DAC8552的通道輸出 */
void DAC8552Operation(void)
{
  uint16_t wData=0;

  wData=(uint16_t)(65535*tValueA/100);

  SetDAC8552ChannelValue(&dac8552,              //所操作的DAC對(duì)象
                         DAC8552_LoadA,         //加載的通道
                         DAC8552BS_BufferA,     //選擇的緩存
                         DAC8552PD_Normal,      //Power-Down設(shè)置
                         wData                  //所寫(xiě)的數(shù)據(jù)
                         );

  wData=(uint16_t)(65535*tValueB/100);

  SetDAC8552ChannelValue(&dac8552,              //所操作的DAC對(duì)象
                         DAC8552_LoadB,         //加載的通道
                         DAC8552BS_BufferB,     //選擇的緩存
                         DAC8552PD_Normal,      //Power-Down設(shè)置
                         wData                  //所寫(xiě)的數(shù)據(jù)
                         );
}

??在這個(gè)例子中我們分別通過(guò)百分比設(shè)定值調(diào)整了A、B通道的輸出，實(shí)現(xiàn)在正常模式下操作A或者B通道，并更新指定的緩存。

4、應(yīng)用總結(jié)

??我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了DAC8552模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)程序，并且設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用來(lái)驗(yàn)證這一驅(qū)動(dòng)程序的正確性。所得到的結(jié)果證明驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)是沒(méi)有問(wèn)題的，實(shí)際上我們已經(jīng)將其運(yùn)用到實(shí)際的項(xiàng)目中，效果良好。

??在使用驅(qū)動(dòng)程序時(shí)需要注意，片選信號(hào)并非必須實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橛行r(shí)候我們可能需要在硬件上直接將其選中，此時(shí)添加片選操作函數(shù)是沒(méi)有什么意義的，我們可以在初始化時(shí)傳入NULL來(lái)完成。