产品简介

这是一款16bit高分辨率DAC模块，满量程误差仅±0.2%，支持I2C或PWM信号驱动，可灵活配置为±10V、0-5V、0-10V电压信号，或4-20mA电流信号输出，适配多场景控制需求。

相较于常规0-10V信号，±10V模拟电压是本模块的核心特点——输出范围覆盖-10V至+10V，新增反向电压输出能力，可直接实现设备的反向控制。这类对称电压信号是诸多设备的刚需，比如小型电机控制：+10V驱动电机正向转，-10V驱动反向转，0V则停机，无需额外电路改造。

模块兼容Arduino编程环境，广泛适配ESP32、树莓派等主控，可直接驱动灯光、水泵、伺服电机等需上述信号控制的设备，简单易用。

本产品属于DAC系列模块，该系列模块都能通过 I2C 或 PWM 信号控制，输出电压或电流，且提供丰富选型：分辨率涵盖8bit、12bit、15bit、16bit，通道可选1通道/ 2通道，还支持多模块级联，可灵活组合为多通道输出方案。

产品特性

• 支持3.3V-5V电源供电，标准Gravity接口。
• 支持I2C/PWM信号输入，适配广泛。
• 16bit分辨率、满量程误差小于0.2% 。
• 支持输出±10V对称模拟电压信号。
• 支持输出0-5V、0-10V模拟电压信号。
• 支持输出4-20mA模拟电流信号。
• 支持1.2倍超量程电压电流信号输出。
• 支持Arduino编程，适配ESP32、Arduino等主控。
• 8路I2C地址可调，最多可同时控制8路设备。

应用场景

• 电机正反向控制
• 灯光亮度控制
• 阀门水泵控制
• 信号发生器
• 小型设备的自动化改造

产品参数

基本参数

• 芯片型号：GP8630N
• 工作电压：3.3V-5V
• 供电/通讯接口：PH2.0-4P/3P
• 输入信号：I2C/PWM
• 输出信号：
  • 电流输出范围：0-24mA
  • 电压输出范围：±12V/0-6V/0-12V
• 通道数：1通道
• 分辨率：16bit（I2C）/8bit、10bit（PWM：可根据主控选择）
• 满量程误差：±0.2%（拟合校准后实测误差）
• 数值范围：
  • I2C模式：0-65535对应±12V或0-6V或0-12V或0-24mA
  • PWM模式：
    • 0-255对应±12V或0-6V或0-12V或0-24mA
    • 0-1023对应±12V或0-6V或0-12V或0-24mA

物理尺寸

• PCB尺寸：42×32×12.39 mm
• 安装孔间距：25 mm
• 安装孔直径：3.0 mm

功能示意图

硬件接口说明

模块接口分为I2C 接口、PWM 接口与输出接口三类，各引脚功能定义如下表所示：

拨码开关配置逻辑

拨码开关（A0、A1、A2）用于切换I2C 地址与PWM 输出范围，需根据控制方式选择对应配置，不可混用。

I2C 模式：配置模块 I2C 地址

通过 A0、A1、A2 的 “0（断开）/1（闭合）” 组合，定义模块的 I2C 通信地址，默认地址为0x58（A0/A1/A2 均为 0）。

PWM模式：配置输出信号范围

仅需关注 A0、A1、A2 的特定组合，即可定义 PWM 控制下的输出类型（电压 / 电流）及范围。

Arduino IDE 使用教程

• 硬件准备
  • DFR1230 GP8630N: I2C&PWM转0-5V&0-10V&±10V&4-20mA ×1
  • DFR0654 FireBeetle 2 ESP32-E ×1
• 软件准备
  • 下载并安装 Arduino IDE：[下载链接]
  • 下载依赖库：
    • DFRobot_GP8XXX 库：[下载链接]
    • DFRobot_RTU 库：[下载链接]
  • 库安装指引：[查看安装教程]

例程1：I2C 模式下 0-10V 量程输出 10V

目标

通过 ESP32-E 主控上的 I2C 通信控制模块 0-10V 量程输出 10V 电压，并用万用表验证结果。

步骤 1：接线配置

• 按图示连接模块与 ESP32-E，核心对应关系：

  • 模块 I2C 接口 “+” → ESP32-E 3.3V

  • 模块 I2C 接口 “-” → ESP32-E GND

  • 模块 I2C 接口 “SCL” → ESP32-E SCL（默认 GPIO22）

  • 模块 I2C 接口 “SDA” → ESP32-E SDA（默认 GPIO21）

  • 拨码开关配置：A0=0、A1=0、A2=0（I2C 地址 = 0x58）

  • 步骤 2：代码上传

  • 打开 Arduino IDE，复制以下代码并上传至 ESP32-E：

#include <DFRobot_GP8XXX.h>

// 启用I2C通信模式
#define I2C_COMMUNICATION
// 模块I2C地址设置为0x58
#define MODULE_I2C_ADDRESS 0x58

// 创建I2C通信对象
DFRobot_GP8630N_I2C GP8630N(&Wire, MODULE_I2C_ADDRESS);

void setup() {
  // 初始化串口通信
  Serial.begin(9600);
  
  // 初始化DAC模块
  while (GP8630N.begin() != 0) {
    Serial.println("Communication with the device failed. Please check if the connection is normal or if the device address is set correctly.");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("Successful connection!");
  
  // 设置输出范围为0-10V
  GP8630N.setDACOutRange(GP8630N.eOutputRange10V);
  
  // 输出10V（65535对应10V满量程）
  GP8630N.setDACOutData(65535);
}

void loop() {
  // 无需循环操作，设置一次即可保持输出
}

结果验证：

1. 万用表调至 “DC V” 档；
2. 红表笔接模块“OUT”端，黑表笔接模块“GND”端；
3. 正常情况测得电压接近 10V，此示例中测得实际输出电压为 10.04V。

例程2：PWM 模式下 4-20mA 量程输出 20mA

目标

通过 ESP32-E 主控上的 PWM 通信控制模块 4-20mA 量程输出 20mA，并用万用表验证结果。

步骤 1：接线配置

按图示连接模块与 ESP32-E，核心对应关系：

• 模块 PWM 接口 “+” → ESP32-E 3.3V
• 模块 PWM 接口 “-” → ESP32-E GND
• 模块 PWM 接口 “D” → ESP32-E GPIO13（PWM 输出引脚）
• 拨码开关配置：A0=0、A1=0、A2=1（输出范围 = 4-20mA）

步骤 2：代码上传

打开 Arduino IDE，复制以下代码并上传至 ESP32-E：

#include <DFRobot_GP8XXX.h>

// 定义PWM引脚为13（适用于ESP32）
const int pwmPin = 13;
DFRobot_GP8630N_PWM GP8630N(pwmPin);

void setup() {
  // 初始化传感器
  GP8630N.begin();
  
  // 设置输出数据（ESP32在PWM模式下范围为0-1023）
  uint16_t data = 1023;  // 最大输出值
  GP8630N.setDACOutData(max(data*0.83, 170.5));
}

void loop() {

}

结果验证：

1. 万用表调至 “DC A” 档；
2. 红表笔接模块“IOUT”端，黑表笔接模块“GND”端
3. 正常情况测得电流接近 20mA，此示例中测得实际输出电流为 20.24mA

API函数

/**************************************************************************
                                  I2C & PWM 系列
  **************************************************************************/
    /**
     * @fn begin
     * @brief 初始化函数
     * @return 返回0表示成功，其他值表示失败 
     */
    int begin(void);

    /**
     * @fn setDACOutRange
     * @brief 设置DAC输出范围(仅I2C模式下有效)
     * @param range DAC输出范围
     * @n  eOutputRange5V(0-5V)
     * @n  eOutputRange6V(0-6V)       GP8630N、GP8600
     * @n  eOutputRange10V(0-10V)     
     * @n  eOutputRange_10V(-10-0V)   GP8630N
     * @n  eOutputRange_12V(-12-0V)   GP8630N
     * @n  eOutputRange12V(0-12V)     GP8630N、GP8600
     * @n  eOutputRange20MA(0-20mA)
     * @n  eOutputRange24MA(0-24mA)   GP8630N、GP210 
     * @return NONE
     */        
    void setDACOutRange(eOutPutRange_t range);

    /**
     * @fn setDACOutData
     * @brief 设置单通道模块输出DAC值
     * @param data DAC值
     * @note  PWM模式下根据PWM脉宽输出电流/电压值，根据模块背面的丝印，拨码选择电流/电压输出范围
     * @note  I2C模式下根据setDACOutRange()设置的输出范围输出电流/电压值
     * @return NONE
     */
    void setDACOutData(uint16_t data);

DAC精度及校准方法说明

DAC 精度及校准概述

DAC（数模转换器）的精度是指其实际输出值与理想输出值之间的接近程度。精度越高，偏差越小。

校准的目的：

DAC模块因内部元器件差异或使用环境影响，其输出可能存在“偏移”和“增益”误差。拟合校准的核心是通过数学拟合算法修正原始输出偏差，建立 “程序控制参数” 与 “实际输出值” 的精准映射关系，从而大幅提升精度。

DAC 校准实操教程（PWM 模式・0-12V 量程）

本教程以 PWM 模式 “0-12V 量程（程序参数范围 0-1023）” 为例，采用线性拟合算法，通过 Excel 快速计算校准参数，步骤简洁易懂，无需复杂编程。

校准前提

硬件准备：

• DAC 模块（PWM 模式）
• ESP32-E 主控
• 万用表

软件准备：

• Excel 表格（用于计算校准参数）
• DAC 控制程序

环境要求：

• 环境温度稳定（避免温漂影响测量）
• 电源电压无明显波动

数据采集与准备

采集要求

• 选取 5 组及以上中间值程序参数（不可选量程端点 0 或 1023）：端点数据易受硬件极限特性影响，可能导致拟合曲线偏离实际工作区间，中间值可保证拟合精度；
• 程序参数均匀分布：覆盖 0-1023 全范围，确保拟合曲线覆盖整个量程。

步骤 1：原始数据记录

按选定的程序参数配置 DAC，用万用表测量实际输出电压，记录如下表格（示例数据）：

注：表格中 0 和 1023 仅用于展示满量程误差，拟合计算时需排除端点数据（0、1023），仅用中间 11 组。

校准参数计算（Excel 工具）

通过 Excel 表格的线性拟合函数，计算校准所需的变换系数 c和变换偏移 o，核心逻辑是修正原始 “程序参数 - 实际输出” 的线性偏差。

步骤 2：输入数据到 Excel

在 Excel 中按如下格式输入中间 11 组数据（示例单元格范围）：

步骤 3：计算原始斜率 k

斜率 k 表示原始状态下 “程序参数变化” 与 “实际输出变化” 的线性关系，excel表格公式如下：

=SLOPE(D11:D21, B11:B21)

• 含义：D11:D21 为实际输出电压范围，B11:B21 为对应程序参数范围，计算两者的线性斜率。

步骤 4：计算原始截距 b

截距 b 表示程序参数为 0 时的实际输出偏移，excel表格公式如下：

=INTERCEPT(D11:D21, B11:B21)

• 含义：基于线性方程 y = k*x + b，计算截距 b。

步骤 5：计算变换系数 c

系数 c 用于修正原始斜率偏差，使输出符合理论量程，excel表格公式如下：

=(理论最大电压 / 最大程序参数) / k

• 示例代入：理论最大电压 = 12V，最大程序参数 = 1023，因此excel表格公式为：

=(12/1023)/k

• 含义：将原始斜率 k 修正为符合理论量程的理想斜率。

步骤 6：计算变换偏移 o

偏移 o 用于抵消原始截距偏差，excel表格公式：

=-b/k

• 含义：通过偏移补偿，消除程序参数为 0 时的固有输出偏差。

步骤 7：代码集成与生效

将 Excel 计算得到的c（变换系数） 和o（变换偏移） 代入 DAC 控制程序，通过校准公式实时修正程序参数，确保实际输出接近理论值。

校准公式：

y = c * x0 + o

• 说明：y = 校准后程序参数（最终写入 DAC 的控制值）；x0 = 原始目标程序参数（未校准，由理论输出电压计算得出）。
• 带入上述计算的变换系数及变换偏移值得到的完整校准公式为：y=1.0018 * x0 - 0.0924

代码示例

将获得的c（变换系数） 和o（变换偏移）值填入下方代码

然后就能根据拟合校准算法得到更准确的数据了，完整代码如下：

#include <DFRobot_GP8XXX.h>

// 固定ESP32平台PWM引脚为13，无需多平台适配
const int pwmPin = 13;
DFRobot_GP8600_PWM GP8600(pwmPin);

/**
 * @brief 校准函数（ESP32专用，匹配0-6V量程）
 * @param data 原始未校准程序参数（0-1023）
 * @param coefficient 拟合校准系数c（Excel计算得出）
 * @param offset 拟合校准偏移量o（Excel计算得出）
 * @return 校准后PWM控制参数（0-1023）
 */
uint16_t calibrationFun(uint16_t data ,double coefficient ,double offset)
{
  double tempdata = data * coefficient + offset;
  // ESP32平台PWM参数范围固定为0-1023（对应0-6V），直接限幅
  if(tempdata > 1023) tempdata = 1023;
  if(tempdata < 0) tempdata = 0;

  Serial.print("校准后PWM参数：");
  Serial.println((uint16_t)tempdata);
  return (uint16_t)tempdata;
}

void setup() {
  // 初始化串口（用于调试查看校准参数）
  Serial.begin(115200);
  // 初始化GP8600模块（PWM模式）
  GP8600.begin();
  
  /**
   * @brief 0-6V量程输出配置（ESP32专用）
   * @note 1. 模块拨码开关需配置为0-6V输出（参考模块背面说明）
   * @note 2. ESP32平台PWM参数范围0-1023，对应输出0-6V
   * @note 3. 如需启用校准，将下方data传入calibrationFun即可
   */
  uint16_t data = 1023; // 原始目标程序参数（未校准，由理论输出电压计算得出）
  
  //启用校准（替换为实际计算的coefficient和offset）
  GP8600.setDACOutData(calibrationFun(data, caliCoeff, caliOffset));
}

void loop() {

}

更多资料下载

• DFR1230_原理图
• DFR1230_尺寸图
• DFR1230_3D_STP
• DFR1230_2D_CAD
• DFR1230_GP8630N芯片手册
• DAC 模块精度测试记录-校准版