工程师实战:基于STM32 MCU的数字函数发生器

（本文摘自21ic论坛，作者：21ic网友 enderman1）

写在前面的话：

第一次参加论坛里的比赛，相对自己的能力进行一个检验，请大家多多关照~听说比赛截止时间是下月月底？本人决定慢慢来（虽然现在程序都写的差不多了），所以准备一天更新一次吧~（或许。。。）

本次设计采用硬件有

主控： STM32F410 主要原因是本人手头正好有个STM32F410 nucleo的官方板卡（自带ST_link）美滋滋~

示波器： 蹭实验室的~

三极管若干：可能考虑到放大产生的信号

其它：....

思路：

使用stm32 DAC功能产生各种信号 （0~3v）

先来一个板卡的靓图~~

关于这次设计我准备分为三大部分来实现：

第一部分：理论分析与方案构想

第二部分：基本功能实现与论证

第三部分：代码优化与功能扩展

额外部分：作品展示与总结+视频演示

【第一部分】

一、实现方案分析

1、大概分析：首先拿到这个题目，要求要用MCU产生各种波形（线性波形）。要了解一个道理：MCU现在采用的是stm32，它是一个离散（数字）的系统（类比计算机）,若要让他产生一个模拟信号，由于单片机拥有自身的工作频率，因此每次产生的信号理想状态都是冲击函数δ（t-τ）（序列）与想要产生的波形f(t-τ)的乘积，如图所示：(忽略垃圾字...)

在实际情况下相当于对t时刻进行平顶抽样之后产生的那个值（也可以看作一个很窄门函数平移的结果），如图：

而目的是产生一个线性的模拟信号，因此当取样周期τ趋近于无穷小的时候，才可以达到理想状态，当然对于单片机来说（对于一个离散的数字系统而言）是不可能的，因此要尽量减少产生信号的周期；当然就算再减少，在示波器也可以看到阶梯状的信号~如图：

放大--

2、难点分析：这个题目的难点个人认为是产生高斯噪声，主要原因是噪声是随机的，一个离散的系统（计算机，单片机等）无法产生一个真正的随机数，因为srand（）里放的种子一般是时间或是与时间相关的值，都是有规律可循的，因此很难产生一个真正的随机数。当然解决办法也是有的，我会在后面提到。但是我又审了一遍题突然又发现原来是周期高斯函数。。。。。。。波形是这样的：

当然，还有就是自定义信号，可能会比较难设计。。。

3、题目分析：产生正弦信号，三角波，锯齿波等等，都可以用公式来实现；信号叠加功能可以直接叠加两个产生信号的函数相加即可；总而言之，主要是实现它们的算法。

4、实现思路分析：配置一个固定频率的dac产生信号，也就是说门函数是固定的，这也带来一个弊端：产生的信号频率越高，越失真（说白了就是越容易变成阶梯状的函数），好处就是容易写~ 请看下图：

显而易见，频率大的信号在一个周期之内所遍历的梳状函数更少。。

二、硬件设计分析

设计框图：

1、说实话，这个题目涉及的硬件设计部分并不多，最多也就是用洞洞板或是画PCB电路图制作一个板卡的转接板，转接板上可以搞一些按键,和OLED显示转接口；按键来控制输出信号的参数,OLED来显示当前输出信号的参数。

2、我选择打板（听说现在打板很便宜？？）我居然有个骚气的想法：这个转接板甚至连原理图都不用画，直接。。。

三、软件设计分析

说实话，快半年没有正儿八经的写32的程序了，于是我决定省点事儿，主要是跑思路。。。

软件设计用的keil 5 STM32CubeMX（自动生成初始化代码美滋滋）

总之今天就到这里了，其实今天已经吧功能写的差不多了；明天准备把今天写的代码完善一下。。。主要是晚上刚刚从实验室回来懒得拎示波器，所以也没法往下进行咯，今天先整理下思路，明天见~

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