DAC


DAC

概述

功能简介

  • DAC(Digital to Analog Converter)是一种通过电流、电压或电荷的形式将数字信号转换为模拟信号的设备 。

  • DAC接口定义了完成DAC传输的通用方法集合,包括:

    • DAC设备管理:打开或关闭DAC设备。
    • DAC设置目标值:设置DAC设备需要将数字信号转成模拟信号的目标值。

基本概念

DAC模块支持数模转换的开发,它主要用于:

  1. 作为过程控制计算机系统的输出通道,与执行器相连,实现对生产过程的自动控制。
  2. 在利用反馈技术的模数转换器设计中,作为重要的功能模块呈现。
  • 分辨率

    分辨率指的是DAC模块能够转换的二进制位数,位数越多分辨率越高。

  • 转换精度

    精度是指输入端加有最大数值时,DAC的实际输出值和理论计算值之差,DAC转换器的转换精度与DAC转换器的集成芯片结构和接口电路配置有关。理想情况下,DAC的转换精度越小越好,因此为了获得更高精度的DAC转换结果,首先要保证选择的DAC转换器具备足够高的分辨率。其次,接口电路的器件或电源存在误差时,会造成DAC转换的误差,当这些误差超过一定程度时,会导致DAC转换错误。

  • 转换速度

    转换速度一般由建立时间决定。从输入由全0突变为全1时开始,到输出电压稳定在FSR±½LSB范围(或以FSR±x%FSR指明范围)内为止,这段时间称为建立时间,它是DAC的最大响应时间,所以用它衡量转换速度的快慢。

    满量程范围FSR(Full Scale Range),是指DAC输出信号幅度的最大范围,不同的DAC有不同的满量程范围, 该范围可以用正、负电流或者正、负电压来限制 。

    最低有效位LSB(Least Significant Byte),指的是一个二进制数字中的第0位(即最低位)。

运作机制

在HDF框架中,同类型设备对象较多时(可能同时存在十几个同类型配置器),如果采用独立服务模式则需要配置更多的设备节点,且相关服务会占据更多的内存资源。相反,采用统一服务模式可以使用一个设备服务作为管理器,统一处理所有同类型对象的外部访问(这会在配置文件中有所体现),实现便捷管理和节约资源的目的。DAC模块接口适配模式采用统一服务模式,如图1所示。

DAC模块各分层的作用为:接口层提供打开设备,写入数据,关闭设备的接口。核心层主要提供绑定设备、初始化设备以及释放设备的能力。适配层实现其他具体的功能。

说明:核心层可以调用接口层的函数,核心层通过钩子函数调用适配层函数,从而适配层间接的可以调用接口层函数,但是不可逆转接口层调用适配层函数。

图 1 DAC统一服务模式

DAC统一服务模式

约束与限制

DAC模块当前仅支持轻量和小型系统内核(LiteOS) 。

使用指导

场景介绍

DAC模块的主要工作是以电流、电压或电荷的形式将数字信号转换为模拟信号,主要应用于音频设备中。日常所见的音响、耳机等,均使用DAC模块作为数模转换的通道。

接口说明

DAC模块提供的主要接口如下所示,更多关于接口的介绍请参考对应的API接口文档。

表 1 DAC驱动API接口功能介绍

接口名 描述
DevHandle DacOpen(uint32_t number) 打开DAC设备
void DacClose(DevHandle handle) 关闭DAC设备
int32_t DacWrite(DevHandle handle, uint32_t channel, uint32_t val) 设置DA目标值

开发步骤

使用DAC设备的一般流程如图2所示。

图 2 DAC使用流程图
DAC使用流程图

打开DAC设备

在进行DA转换之前,首先要调用DacOpen打开DAC设备,打开函数如下所示:

DevHandle DacOpen(uint32_t number);
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表 2 DacOpen参数和返回值描述

参数 参数描述
number DAC设备号
返回值 返回值描述
NULL 打开DAC设备失败
设备句柄 打开的DAC设备句柄

假设系统中存在2个DAC设备,编号从0到1,现在打开1号设备。

DevHandle dacHandle = NULL;  /* DAC设备句柄 /

/* 打开DAC设备 */
dacHandle = DacOpen(1);
if (dacHandle == NULL) {
    HDF_LOGE("DacOpen: failed\n");
    return;
}
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设置DA目标值

int32_t DacWrite(DevHandle handle, uint32_t channel, uint32_t val);
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表 3 DacWrite参数和返回值描述

参数 参数描述
handle DAC设备句柄
channel DAC设备通道号
val 设置DA的值
返回值 返回值描述
0 写入成功
负数 写入失败
/* 通过DAC_CHANNEL_NUM设备通道写入目标val值 */ 
    ret = DacWrite(dacHandle, DAC_CHANNEL_NUM, val);
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("%s: tp DAC write reg fail!:%d", __func__, ret);
        DacClose(dacHandle);
        return -1;
    }
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关闭DAC设备

DAC通信完成之后,需要关闭DAC设备,关闭函数如下所示:

void DacClose(DevHandle handle);
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表 4 DacClose参数和返回值描述

参数 参数描述
handle DAC设备句柄
返回值 返回值描述
void

关闭DAC设备示例:

DacClose(dacHandle); /* 关闭DAC设备 */
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使用实例

DAC设备的具体使用方式可以参考如下示例代码,示例代码步骤主要如下:

  1. 根据设备号DAC_DEVICE_NUM打开DAC设备得到设备句柄。
  2. 通过DAC的设备号以及设备通道设置val的值,如果写入失败则关闭设备句柄。
  3. 访问完毕DAC设备后,则关闭该设备句柄。

运行结果:根据输入的val通过打印日志得到输出的结果。

#include "dac_if.h"          /* DAC标准接口头文件 */
#include "hdf_log.h"         /* 标准日志打印头文件 */

/* 设备号0,通道号1 */ 
#define DAC_DEVICE_NUM 0
#define DAC_CHANNEL_NUM 1

/* DAC例程总入口 */ 
static int32_t TestCaseDac(void)
{
    //设置要写入的val值
    uint32_t val = 2;
    int32_t ret;
    DevHandle dacHandle;

    /* 打开DAC设备 */ 
    dacHandle = DacOpen(DAC_DEVICE_NUM);
    if (dacHandle == NULL) {
        HDF_LOGE("%s: Open DAC%u fail!", __func__, DAC_DEVICE_NUM);
        return -1;
    }

    /* 写入数据 */ 
    ret = DacWrite(dacHandle, DAC_CHANNEL_NUM, val);
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("%s: tp DAC write reg fail!:%d", __func__, ret);
        DacClose(dacHandle);
        return -1;
    }

    /* 访问完毕关闭DAC设备 */ 
    DacClose(dacHandle);

    return 0;
}
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