基于 STM32F103C8T6 对音频数据的 Flash 读取与 DAC 播放
文章內(nèi)容：
目錄
- 1 項目準備
- 1.1 具體要求
- 1.2 項目環(huán)境
- 2 原理簡介
- 2.1 STM32 的內(nèi)部 FLASH
- 2.2 STM32 的 DAC 通道
- 2.2.1 何為 DAC
- 2.2.2 STM32 的 DAC 模塊
- 3 Flash 地址空間的數(shù)據(jù)讀取
- 3.1 利用 CubeMX 創(chuàng)建工程
- 3.2 keil 添加文件
- 3.3 STLink 調(diào)試
- 3.3.1 STLink 連接并燒錄
- 3.3.2 調(diào)試
- 4 基于 Flash 的提示音 DAC 播放
- 4.1 使用 DAC 產(chǎn)生 2khz 周期的正弦波輸出
- 4.2 使用 DAC 輸出數(shù)字音頻歌曲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬音頻波形輸出
- 5 總結
- 6 參考資料
1 項目準備
1.1 具體要求
Flash 地址空間的數(shù)據(jù)讀取。 STM32F103C8T6 只有 20KB 內(nèi)存（RAM）供程序代碼和數(shù)組變量存放，因此，針對內(nèi)部 Flash 的總計 64KB 存儲空間(地址從 0x08000000 開始），運行一次寫入 8KB 數(shù)據(jù)，總計復位運行代碼 4 次，將 32KB 數(shù)據(jù)寫入 Flash。并驗證寫入數(shù)據(jù)的正確性和讀寫速率。
(用cubemx寫stm32f103c8t6的內(nèi)部Flash)
基于片內(nèi) Flash 的提示音播放程序。
1）實驗數(shù)據(jù)準備：用 Adobe audition 或 goldwave 等音頻編輯軟件錄制“您好歡迎光臨！”的幾秒鐘的聲音（8khz 采樣、8bit 量化編碼的單聲道wav格式），確保音頻數(shù)據(jù)盡量小（最大不超 64KB）。然后編程將其分批次寫入 STM32F103C8T6 芯片內(nèi)部 Flash 區(qū)域。
2）數(shù)字音頻還原播放任務：編程讀取此段音頻，分別通過 STM32F103C8T6 自帶的 DAC 通道，轉(zhuǎn)換為模擬音頻進行播放，并用示波器觀察波形，用耳機/喇叭收聽，評判音樂還原效果；
提示：
建議先用單音音頻（比如 2000Hz 的正弦波）的 wav 數(shù)據(jù)進行實驗，通過 DAC 或 PCM 音頻模塊能夠基本還原出原始正弦波聲音后，再用語音和音樂信號進行實驗。
1.2 項目環(huán)境
軟件準備：
- STM32CubeMX
- Keil 5
- Adobe audition 2022
（安裝鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/S7IlVsRJZ_j1oq9W1X4ZxA） - UltraEdit
（安裝鏈接：https://pan.baidu.com/s/176szE42lpj2OQ-9Cm8vUgQ 提取碼：luha） - notepad++
（安裝鏈接：https://pan.baidu.com/s/1kbYTzH1IqNJRgKwhN3K7zw 提取碼：luha）
2 原理簡介
硬件準備：
- STM32F103C8T6 核心板
- STlink（安裝鏈接：https://pan.baidu.com/s/1XeKTh1VNQo4JapX7HpGjsw 提取碼：luha ）
2.1 STM32 的內(nèi)部 FLASH
- 在 STM32 芯片內(nèi)部有一個 FLASH 存儲器，它主要用于存儲代碼，我們在電腦上編寫好應用程序后，使用下載器把編譯后的代碼文件燒錄到該內(nèi)部 FLASH 中，由于 FLASH 存儲器的內(nèi)容在掉電后不會丟失，芯片重新上電復位后，內(nèi)核可從內(nèi)部 FLASH 中加載代碼并運行。
- STM32 的內(nèi)部框架圖
2.2 STM32 的 DAC 通道
2.2.1 何為 DAC
- DAC 為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換模塊，故名思議，它的作用就是把輸入的數(shù)字編碼，轉(zhuǎn)換成對應的模擬電壓輸出，它的功能與 ADC 相反。在常見的數(shù)字信號系統(tǒng)中，大部分傳感器信號被化成電壓信號，而 ADC 把電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成易于計算機存儲、處理的數(shù)字編碼，由計算機處理完成后，再由 DAC 輸出電壓模擬信號，該電壓模擬信號常常用來驅(qū)動某些執(zhí)行器件，使人類易于感知。如音頻信號的采集及還原就是這樣一個過程。
- STM32 具有片上 DAC 外設，它的分辨率可配置為 8 位或 12 位的數(shù)字輸入信號，具有兩個 DAC 輸出通道，這兩個通道互不影響，每個通道都可以使用 DMA 功能，都具有出錯檢測能力，可外部觸發(fā)。
2.2.2 STM32 的 DAC 模塊
DAC 功能框圖：
整個 DAC 模塊圍繞框圖下方的“數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器 x”展開，它的左邊分別是參考電源的引腳：𝑉𝐷𝐷𝐴、𝑉𝑆𝑆𝐴 及 𝑉𝑟𝑒𝑓+，其中 STM32 的 DAC 規(guī)定了它的參考電壓 𝑉𝑟𝑒𝑓+ 輸入范圍為 2.4——3.3V。“數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器 x”的輸入為 DAC 的數(shù)據(jù)寄存器“DORx”的數(shù)字編碼，經(jīng)過它轉(zhuǎn)換得的模擬信號由圖中右側(cè)的“DAC_OUTx”輸出。而數(shù)據(jù)寄存器“DORx”又受“控制邏輯”支配，它可以控制數(shù)據(jù)寄存器加入一些偽噪聲信號或配置產(chǎn)生三角波信號。
更多詳細介紹可以參考資料：零死角玩轉(zhuǎn)STM32—F103指南者 提取碼：luha
3 Flash 地址空間的數(shù)據(jù)讀取
3.1 利用 CubeMX 創(chuàng)建工程
- 配置 SYS
- 配置 RCC
- 配置引腳
- 設置堆棧大小
- 導出后打開
3.2 keil 添加文件
工程源碼鏈接（注意：flash.h文件需要自己重新加入到路徑中）
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1X2U1c_oLlJ9gyqeRgakoVw
提取碼：luha
-
將 flash.c 及 flash.h 加入到工程中
-
在 main.c 文件中添加如下部分代碼
-
點擊編譯，接著使用 ST-Link 調(diào)試
3.3 STLink 調(diào)試
3.3.1 STLink 連接并燒錄
- STLink 與 STM32F103 接線
| SWCLK/TCK | SWCLK/TCK |
| SWDIO/TMS | SWDIO/TMS |
| GND | GND |
| VCC | VCC |
- 連接好的實際電路圖如下：
- 準備好 ST-Link 驅(qū)動
【鏈接：https://pan.baidu.com/s/1XeKTh1VNQo4JapX7HpGjsw 提取碼：luha 】
將 BOOT1 置 0，上電之后，可以在設備管理器中看到 STLink 已經(jīng)連接成功
- 配置 Keil 工程
點擊魔法棒設置，選擇 ST-Link Debugger調(diào)試器
再點擊 Setting 按鈕，可見右側(cè) IDCODE 有顯示，表示連接成功
- 點擊燒錄按鍵
可見燒錄成功。
3.3.2 調(diào)試
- 點擊 debug，依次點擊View->memory windows->memory 1，打開內(nèi)存觀察窗口，并在地址欄中輸入：0x800c000，觀察將要修改的 flash 區(qū)間區(qū)容：
- 依次點擊View->Watch windows->Watch 1，View->Watch windows->Watch 2，打開兩個變量觀察窗口，將變量 FlashWBuff 和 FlashRBuff 分別加入到 Watch 1 觀察窗口和 Watch 2 觀察窗口：
- 點擊全速運行程序，可以看到數(shù)組 FlashRBuff 中內(nèi)容與數(shù)組 FlashWBuff 中內(nèi)容一致
4 基于 Flash 的提示音 DAC 播放
4.1 使用 DAC 產(chǎn)生 2khz 周期的正弦波輸出
建議先用單音音頻（比如 2000Hz 的正弦波）的wav 數(shù)據(jù)進行實驗，通過 DAC 或 PCM 音頻模塊能夠基本還原出原始正弦波聲音后，再用語音和音樂信號進行實驗。
-
新建文件
依次點擊文件->新建->音頻文件，完成下圖所示修改
-
依次點擊效果->生成->音調(diào)，出現(xiàn)下面視圖
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修改如圖所示的配置，并點擊確定
-
依次點擊文件->導出->文件，設置導出為 wav 文件
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用 UltraEdit 打開剛才保存的wav文件，界面視圖如下
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點擊 CTRL+A全選，鼠標右鍵，選擇十六進制復制選定視圖
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將內(nèi)容粘貼到一個新建文件中
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在新建文件中，CTRL+A，鼠標右鍵，選擇范圍，輸入起始的行號和列號，選擇內(nèi)容
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復制到 notepad++ 中
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在需要添加內(nèi)容的位置，點擊alt+c
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添加結果如下：
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刪除不需要的尾行，將該文本復制下來。
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打開打開野火提供的樣例程序——DAC 輸出正弦波。
（鏈接：https://pan.baidu.com/s/1ixWoW8xyMe3_hyWXpkd_Tg
提取碼：luha） -
將文本復制到 keil 文件的 uint16_t Sine12bit[] 數(shù)組中去，并刪掉中括號里面的數(shù)據(jù)。
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編譯工程文件，無錯
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燒錄
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最后用示波器顯示波形
4.2 使用 DAC 輸出數(shù)字音頻歌曲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬音頻波形輸出
- 使用 Audition 截取一段喜歡的音樂
選擇文件->打開，找到對應的音樂 - 選中一段，然后右鍵，選擇存儲選區(qū)，接著更改采用類型
- 使用 UltraEdit 得到相關數(shù)據(jù)
做法同上 - 使用 notepad++ 添加相關內(nèi)容
做法同上 - 添加數(shù)據(jù)
做法同上 - 編譯燒錄
- 使用示波器觀察得到的波形
5 總結
本文學習了 STM32F103C8T6 對音頻數(shù)據(jù)的 Flash 讀取與 DAC 播放，了解了 Flash 的原理。這次任務的量很多，操作也很繁瑣。
6 參考資料
總結
以上是生活随笔為你收集整理的基于 STM32F103C8T6 对音频数据的 Flash 读取与 DAC 播放的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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