STM32G431RBT6产生正弦波

### STM32G431RBT6生成正弦波的方法 #### 正弦波生成概述 STM32G431RBT6是一款基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，具有丰富的外设资源，其中包括定时器和DAC模块。这些功能可以用来生成正弦波信号。具体来说，可以通过PWM或者DAC两种方式来实现。 --- #### 使用PWM生成正弦波 ##### 配置步骤说明 利用STM32的高级控制定时器（TIMx），配合DMA传输数据到比较寄存器，从而生成SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）。这种方法的核心在于构建一个正弦表并将其映射为占空比变化序列[^2]。 以下是主要配置要点： - **定时器设置**：选择一个高级定时器（如TIM1或TIM8），配置其工作模式为PWM输出。 - **正弦表创建**：预先计算一组代表正弦曲线的数据点，并存储在一个数组中。 - **DMA传输**：将正弦表中的数值通过DMA发送至定时器的捕获/比较寄存器，动态调整PWM脉宽。 ##### 示例代码 以下是一个简单的示例程序，展示如何使用TIM1生成SPWM： ```c #include "stm32g4xx_hal.h" // 定义正弦表参数 #define SIN_TABLE_SIZE 100 // 表长度 uint16_t sine_table[SIN_TABLE_SIZE]; void TIM1_Init(void) { __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE(); // 启用TIM1时钟 TIM_HandleTypeDef htim; htim.Instance = TIM1; // 初始化结构体 htim.Init.Prescaler = 83; // 设置预分频系数 (f_clk / Prescaler - 1) htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim.Init.Period = 999; // 自由运行计数周期 HAL_TIM_PWM_Init(&htim); // 初始化为PWM模式 // 配置通道1作为PWM输出 TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC; sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 0; // 初始占空比 sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1); } void Generate_Sine_Table(void) { float amplitude = 500.0; // 波幅范围 [0, Period] for(int i=0;i<SIN_TABLE_SIZE;i++) { sine_table[i] = (int)(amplitude * sin(2*M_PI*i/SIN_TABLE_SIZE)) + 500; } } int main(void) { HAL_Init(); TIM1_Init(); Generate_Sine_Table(); DMA_HandleTypeDef hdma_tim1_ch1; hdma_tim1_ch1.Init.Request = DMA_REQUEST_MEMTOMEM; hdma_tim1_ch1.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; hdma_tim1_ch1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; hdma_tim1_ch1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; hdma_tim1_ch1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; hdma_tim1_ch1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; hdma_tim1_ch1.Channel = DMA_CHANNEL_7; HAL_DMA_Init(&hdma_tim1_ch1); __HAL_LINKDMA(TIM1, hdmar, hdma_tim1_ch1); HAL_TIMEx_StartPWM(&htim, TIM_CHANNEL_1, sine_table, SIN_TABLE_SIZE); while (1) {} } ``` 上述代码实现了通过DMA循环加载正弦表的方式生成SPWM信号。 --- #### 使用DAC生成正弦波 ##### 配置步骤说明 另一种方法是借助STM32内置的DAC模块直接输出模拟电压信号。这种方式更加直观，适合需要高质量正弦波的应用场景。同样需要先准备一张正弦查找表，然后依次更新DAC输出值。 ##### 示例代码 下面展示了如何使用DAC生成正弦波： ```c #include "stm32g4xx_hal.h" // 定义正弦表参数 #define SIN_TABLE_SIZE 100 // 表长度 uint16_t sine_table[SIN_TABLE_SIZE]; void DAC_Init(void) { __HAL_RCC_DAC1_CLK_ENABLE(); // 启用DAC时钟 DAC_ChannelConfTypeDef sConfig; sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_Timers; // 触发源来自定时器 sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE; HAL_DAC_Init(&hdac1); HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac1, &sConfig, DAC_CHANNEL_1); } void Generate_Sine_Table(void) { float amplitude = 3276.0; // 基于12-bit分辨率的最大值 for(int i=0;i<SIN_TABLE_SIZE;i++) { sine_table[i] = (int)(amplitude * sin(2*M_PI*i/SIN_TABLE_SIZE)); } } int main(void) { HAL_Init(); DAC_Init(); Generate_Sine_Table(); TIM_HandleTypeDef htim; htim.Instance = TIM2; htim.Init.Prescaler = 83; htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim.Init.Period = SIN_TABLE_SIZE - 1; HAL_TIM_Base_Init(&htim); uint32_t index = 0; HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim); void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){ if(htim->Instance == TIM2){ HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, sine_table[index]); index++; if(index >= SIN_TABLE_SIZE)index = 0; } } while (1) {} } ``` 此代码片段演示了通过定时器触发DAC转换的过程，最终形成连续的正弦波输出[^3]。 --- #### 总结 无论是采用PWM还是DAC方案，都需要提前准备好正弦表以便实时更新输出值。对于低失真度的要求较高的场合推荐选用后者；而对于成本敏感型项目则优先考虑前者。