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一、简介

性质：数模转换器
生厂商：TI（德州仪器）
分辨率：16位
通道数量：4
相对精度：±4LSB
输出阻抗：1Ω
电源电压（AVDD）：2.7V~5.5V
参考电压（VREF）：0~AVDD
输出电压：0~VREF

数据手册可点击链接免费下载：DAC8554 Datasheet

二、硬件

1、芯片引脚

序号	引脚名称	描述
1	VOUTA	电压输出通道A
2	VOUTB	电压输出通道B
3	VREFH	正参考电压
4	AVDD	电源电压
5	VREFL	负参考电压
6	GND	地
7	VOUTC	电压输出通道C
8	VOUTD	电压输出通道D
9	SYNC	低电平时开始传输数据
10	SCLK	时钟，最高50MHz
11	DIN	数据输入
12	IOVDD	数字电路电源
13	A0	地址设置位
14	A1	地址设置位
15	ENABLE	低电平使能SPI
16	LDAC	加载DAC寄存器，上升沿触发

DAC8554提供了两种数据同步更新功能，包括软件和硬件。

软件更新即用LD0/LD1控制更新方式，这时LDAC用不上，永久接地就好了；

硬件更新用LDAC控制，将数据存入缓冲器，随着LDAC从低变高，所有通道将一步更新到位。

2、芯片原理

芯片内部框图

可以看到芯片采用两级缓冲结构（Data Buffer ->DAC Register），这样的结构有4组，分别对应四个通道。从DIN输入的数据首先进入24位移位寄存器，然后进入缓冲器buffer，最后进入DAC寄存器，经过运放处理才得到最终电压。

DAC8554属于开关树形DA转换器，关于它的原理可查看【数电】DAC。

其内部结构如下图所示：

其中电阻串结构如下所示

电阻串顶端接VREF_H，底端接VREF_L，经过65536个电阻R和一个电阻R_DIVIDER分压，且
$$R_{DIVIDER}=65536\ast R$$
将分压信号输入给同向放大器，由

$$\frac{Vo}{Vi}=1+\frac{R2}{R1}$$
得到放大器增益为2.

故最终输出电压为：

$$Vout=2\ast (V_{REF}L+\frac{(V_{REF}H-V_{REF}L)/2}{65536}\ast D_{IN})$$$$

电阻串电路中，每次只会有一个开关导通！

2、电路设计

（1）正参考电压接5V（由REG195G提供），负参考电压接地
（2）地址位为00
（3）ENABLE永久接地

为什么要接47电阻？

三、软件

1、时序图

采用3线制串行接口，可兼容SPI通讯协议。

将SYNC拉低，写时序开始。

在SCLK每个下降沿，DIN上数据被存入24位移位寄存器。

在24个数据写入过程中，如果SYNC拉高，则数据写入失败，之前写入的数据将丢弃。

从图中可以看出，总线空闲状态下，SCLK为1，故CPOL=1。

从图中可以看出，在第1、3、5个边沿进行数据采样，故CPHA=0。

SPI可采用模式2与DAC8554通讯。

2、片内寄存器

输入移位寄存器一共有24位，其中高8位为控制位，低16位为数据位.

A1/A0:地址位，可使一个主机最多控制4个DAC8554共16个通道的芯片，写入A1A0的地址必须与硬件设置的地址相同。
LD1/LD0:加载模式控制，使用指定的 16 位数据值或掉电命令控制每个模拟输出的更新。

LD1	LD0	模式	描述 （请结合芯片内部结构框图阅读）
0	0	单通道存储模式	被选中的DAC通道的缓冲器加载输入移位寄存器中的数据，或者加载掉电模式命令
0	1	单通道更新模式	被选中的DAC通道的缓冲器和DAC寄存器加载输入移位寄存器中的数据，或者加载掉电模式命令
1	0	同步更新模式	选中通道从移位寄存器中更新数据，同时其他通道从缓冲器中更新之前的数据
1	1	广播更新模式	不管地址是否匹配，挂载的所有DAC8554都会响应。若DAC Select1=0，则所有通道更新缓冲器中保存的数据；若DAC Select1=1，则所有通道更新移位寄存器中保存的数据

数据存储进缓冲器还不会有对应电压输出，必须加载进入DAC寄存器才会

X:略
DAC Select1/2:选择通道，A(00)/B(01)/C(10)/D(11)
PD0:选择掉电模式。若PD0=1,D15和D14将表示掉电模式：

从表中可以看出，不同的掉电模式有不同的输出阻抗。

3、程序编写

使用SPI模式2与DAC8554通讯，即CPOL=1，CPHA=0。由于DAC8554最高通讯速率为50MHz，故这里设置为30M。

初始化函数

void MX_SPI2_Init(void)
{

  hspi2.Instance = SPI2;
  hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES_TXONLY;
  hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH;
  hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
  hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi2.Init.CRCPolynomial = 0x0;
  hspi2.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_ENABLE;
  hspi2.Init.NSSPolarity = SPI_NSS_POLARITY_LOW;
  hspi2.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_01DATA;
  hspi2.Init.TxCRCInitializationPattern = SPI_CRC_INITIALIZATION_ALL_ZERO_PATTERN;
  hspi2.Init.RxCRCInitializationPattern = SPI_CRC_INITIALIZATION_ALL_ZERO_PATTERN;
  hspi2.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE;
  hspi2.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_00CYCLE;
  hspi2.Init.MasterReceiverAutoSusp = SPI_MASTER_RX_AUTOSUSP_DISABLE;
  hspi2.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_DISABLE;
  hspi2.Init.IOSwap = SPI_IO_SWAP_DISABLE;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}

写移位寄存器函数

/**********************************************************************
* 名称 : DAC_Write_Reg
* 功能 : DAC 写数据寄存器函数
* 输入 : Addr -- 地址
		 nCH -- 通道
		 DAC_Code -- DAC内码
* 输出 ：无
* 说明 : 无
***********************************************************************/
void DAC_Write_Reg(uint8_t Addr,uint8_t nCH,uint16_t DAC_Code)
{
	uint8_t CMD = 0x00;
	uint8_t dac_code[2];//将16位数据存储在数组中
	dac_code[0]=DAC_Code >> 8;//高位先行
	dac_code[1]=DAC_Code >> 0;
	
	//采用硬件进行数据更新
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LDAC_Pin, GPIO_PIN_RESET);	//LDAC = 0(上升沿加载DAC)

	//1.设置命令  
	CMD = CMD | (Addr << 6);				//设置地址(A1/A0)
	CMD = CMD | (nCH  << 1);				//设置输出通道(SEL1/SEL0)

	//2.写入DAC数据 
	HAL_GPIO_WritePin(SPI2_SYNC_GPIO_Port, SPI2_SYNC_Pin, GPIO_PIN_RESET);//SYNC = 0，开始写入
 	HAL_SPI_Transmit(&hspi2, &CMD, 1, 1000);
	HAL_SPI_Transmit(&hspi2, dac_code, 2, 1000);
 	HAL_GPIO_WritePin(SPI2_SYNC_GPIO_Port, SPI2_SYNC_Pin, GPIO_PIN_SET);//SYNC = 1，结束写入
	
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LDAC_Pin, GPIO_PIN_SET);//LDAC = 1，上升沿完成DAC加载
}

翻译函数

/**********************************************************************
* 名称 : DAC_Translate
* 功能 : 将目标电压翻译为DAC内码，支持分辨率0.076mV
* 输入 : nCH -- 通道
		 Votage -- 电压值
* 输出 ：无
* 说明 : 1.输出范围：0 <= Votage <= +VREF
		 2.关于校正系数DAC_Coeff，当DAC输出存在线性误差时可通过校正系数
		   来修正输出值，假如设定值位Vset = 2.5V，实际Vout= 2.485V
		   此时的校正系数为DAC_Coeff = Vset÷ Vout = 1.006f
		
***********************************************************************/
void DAC_Translate(uint8_t nCH,float Votage)
{
	uint16_t r_Value = 0x0000;			//寄存器数据
	
   	r_Value = (uint16_t)((float)CODE_MAX * Votage * DAC_Coeff / DAC_VREF);  //计算DAC内码
	DAC_Write_Reg(DAC_ADDR,nCH,r_Value);//写入数据
}