代码收藏家技术教程 2024-10-15

ESP32使用DAC（Arduino）

介绍

本文展示了在Arduino环境下ESP32的DAC的使用。
ESP32有2路8位DAC，其中DAC1在PIN25，DAC2在PIN26，DAC引脚由于是模拟引脚，因此无法通过IO_MUX映射。
Arduino库提供了 dacWrite(uint8_t pin, uint8_t value) 这个函数，只需要传入引脚号（25或26）以及8位的输出设定值即可。
ESP32还能通过I2S将数据连续输出到DAC，这在DAC播放音频时十分有用，这种方法详见我的另一篇文章：ESP32使用I2S及I2S输出到DAC（Arduino）
还有一些高级用法，需要IDF库，可参考ESP-IDF编程指南DAC章节

函数实现和简化

使用 dacWrite 函数是最方便的方法，但该函数封装得比较完备或者说复杂，因此速度可能会牺牲一些，此函数位于 esp32-hal-dac.c 中（路径在Arduino放开发板包的文件夹里的：\esp32\hardware\esp32\1.0.6\cores\esp32，其中1.0.6是版本，我这里的可能偏旧一点），函数实现如下：

void IRAM_ATTR __dacWrite(uint8_t pin, uint8_t value)
{
    if(pin < 25 || pin > 26){
        return;//not dac pin
    }
    pinMode(pin, ANALOG);
    uint8_t channel = pin - 25;


    //Disable Tone
    CLEAR_PERI_REG_MASK(SENS_SAR_DAC_CTRL1_REG, SENS_SW_TONE_EN);

    if (channel) {
        //Disable Channel Tone
        CLEAR_PERI_REG_MASK(SENS_SAR_DAC_CTRL2_REG, SENS_DAC_CW_EN2_M);
        //Set the Dac value
        SET_PERI_REG_BITS(RTC_IO_PAD_DAC2_REG, RTC_IO_PDAC2_DAC, value, RTC_IO_PDAC2_DAC_S);   //dac_output
        //Channel output enable
        SET_PERI_REG_MASK(RTC_IO_PAD_DAC2_REG, RTC_IO_PDAC2_XPD_DAC | RTC_IO_PDAC2_DAC_XPD_FORCE);
    } else {
        //Disable Channel Tone
        CLEAR_PERI_REG_MASK(SENS_SAR_DAC_CTRL2_REG, SENS_DAC_CW_EN1_M);
        //Set the Dac value
        SET_PERI_REG_BITS(RTC_IO_PAD_DAC1_REG, RTC_IO_PDAC1_DAC, value, RTC_IO_PDAC1_DAC_S);   //dac_output
        //Channel output enable
        SET_PERI_REG_MASK(RTC_IO_PAD_DAC1_REG, RTC_IO_PDAC1_XPD_DAC | RTC_IO_PDAC1_DAC_XPD_FORCE);
    }
}
extern void dacWrite(uint8_t pin, uint8_t value) __attribute__ ((weak, alias("__dacWrite")));

可见该函数每次都要判断引脚号是否合法，然后设置引脚模式，还要清除一些东西，实际上这里的许多操作不需要每次都执行，据我自己测试，除了 SET_PERI_REG_BITS 函数，其他的在初始化时执行一次即可，所以代码可以改成以下的形式：

#define dac1Write(value) SET_PERI_REG_BITS(RTC_IO_PAD_DAC1_REG, RTC_IO_PDAC1_DAC, (value), RTC_IO_PDAC1_DAC_S)
#define dac2Write(value) SET_PERI_REG_BITS(RTC_IO_PAD_DAC2_REG, RTC_IO_PDAC2_DAC, (value), RTC_IO_PDAC2_DAC_S)

void setup(){
  dacWrite(25, 0);//利用该函数初始化DAC1(PIN25)
}

void loop(){
  uint8_t test = 0;
  while(1){//锯齿波测试代码
    dac1Write(test++);//设置DAC1的值
  }
}

也就是在初始化DAC时利用 dacWrite 函数来让它配置好，之后只需要使用代码里这两个宏来修改输出值就可以了。
据测试，直接使用 dacWrite 时锯齿波的频率约为 735Hz，改为 dac1Write 后频率提升至约 3380Hz，速度提升到了原来的约4.5倍。

作者：LightAndElectricity