Nucleo F446RE 内蔵DACのテスト

Nucleo F446REを仕入れたのでテストしてみた。F401REのパワーアップ版という感じで、駆動クロックが180MHzになっている（F401REは84MHz）。またDACが内蔵されているのでmbedのAnalogOutが使える。

mbedのオンライン・コンパイラでPlatformにNucleo F446REを選ぶとDACを使ったテンプレートが選択できるようになる。「Outoput a sinewave using DAC.」というテンプレートをもとにテストしてみた。

#include "mbed.h"

AnalogOut my_output1(PA_4);
AnalogOut my_output2(PA_5);

#define PI        (3.141592653589793238462)
//#define AMPLITUDE (1.0)    // x * 3.3V
#define AMPLITUDE (0.8)    // x * 3.3V
#define PHASE     (PI * 1) // 2*pi is one period
#define RANGE     (0x7FFF)
#define OFFSET    (0x7FFF)

// Configuration for sinewave output
#define BUFFER_SIZE (360)
uint16_t buffer[BUFFER_SIZE];

void calculate_sinewave(void);

int main() {
    printf("Sinewave example\n");
    calculate_sinewave();
    while(1) {     
        // sinewave output
        for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++) {
            my_output1.write_u16(buffer[i]);
            my_output2.write_u16(buffer[i]);
            //wait_us(10);
        }
    }
}

// Create the sinewave buffer
void calculate_sinewave(void){
  for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++) {
     double rads = (PI * i)/180.0; // Convert degree in radian
     buffer[i] = (uint16_t)(AMPLITUDE * (RANGE * (cos(rads + PHASE))) + OFFSET);
  }
}

bufferにサインテーブルを作って、メインループでDACからサイン波を出力するというもの。F446REでDAC出力として選択できるPinは

DAC1: PA_4
DAC2: PA_5

で両方同時に使えた。

Amplitudeを1.0にしてPA_4から出力

ch1:PA_4

約6.4kHzで出力できているが、サイン波の上下で波形がつぶれて歪んでいる。

BUFFER_SIZEが360なので、6.4kHzのサイン波が出力できているということはサンプリング・レートは約2.3MHz(434ns)で、mbedで使った場合このあたりが上限。

Amplitudeを0.9にしてPA_4から出力

ch1:PA_4

Amplitudeを0.9にして出力すると歪はほとんどなくなった。解像度はわるくなるが、レール電圧付近は使わない方が良さそう。

Amplitudeを0.9にしてPA_4とPA_5から出力

ch1:PA_4 ch_2:PA_5

2つのDACから同時に波形を出力できたが、Amplitudeを0.9にしてもPA_5の方の上がつぶれてしまった。PA_5はNucleoボード上でLEDがつながっているのでこれが影響してるのかも？出力電圧が上がった時に、LEDに電流がとられて電圧を十分にスイングできていない可能性がある。

また、2つのDAC同時に出力するとサイン波の周波数が約3.3kHzに低下。1つだけ使った場合のおおよそ1/2なので、DAC1とDAC2はインターリーブなのかも。

Amplitudeを0.9にしてPA_5単体で出力

ch2:PA_5

PA_5単体で出力しても同様。周波数は約6.4kHzに上がっている。

Amplitudeを0.8にしてPA_5単体で出力

ch2:PA_5

振幅の最大値が3V程度になるようにAmplitudeを0.8にすると波形の歪は改善される。