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(xiàng)目準(zhǔn)備
- 1.1 具體要求
- 1.2 項(xiàng)目環(huán)境
- 2 原理簡(jiǎn)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(jié)
- 6 參考資料
1 項(xiàng)目準(zhǔn)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(duì)內(nèi)部 Flash 的總計(jì) 64KB 存儲(chǔ)空間(地址從 0x08000000 開始），運(yùn)行一次寫入 8KB 數(shù)據(jù)，總計(jì)復(fù)位運(yùn)行代碼 4 次，將 32KB 數(shù)據(jù)寫入 Flash。并驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(wù)：編程讀取此段音頻，分別通過(guò) STM32F103C8T6 自帶的 DAC 通道，轉(zhuǎn)換為模擬音頻進(jìn)行播放，并用示波器觀察波形，用耳機(jī)/喇叭收聽，評(píng)判音樂(lè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò) 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(yǔ)音和音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1.2 項(xiàng)目環(huán)境
軟件準(zhǔn)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(jiǎn)介
硬件準(zhǔn)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(gè) FLASH 存儲(chǔ)器，它主要用于存儲(chǔ)代碼，我們?cè)陔娔X上編寫好應(yīng)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(chǔ)器的內(nèi)容在掉電后不會(huì)丟失，芯片重新上電復(fù)位后，內(nèi)核可從內(nèi)部 FLASH 中加載代碼并運(yùn)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(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出，它的功能與 ADC 相反。在常見的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)中，大部分傳感器信號(hào)被化成電壓信號(hào)，而 ADC 把電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的數(shù)字編碼，由計(jì)算機(jī)處理完成后，再由 DAC 輸出電壓模擬信號(hào)，該電壓模擬信號(hào)常常用來(lái)驅(qū)動(dòng)某些執(zhí)行器件，使人類易于感知。如音頻信號(hào)的采集及還原就是這樣一個(gè)過(guò)程。
- STM32 具有片上 DAC 外設(shè)，它的分辨率可配置為 8 位或 12 位的數(shù)字輸入信號(hào)，具有兩個(gè) DAC 輸出通道，這兩個(gè)通道互不影響，每個(gè)通道都可以使用 DMA 功能，都具有出錯(cuò)檢測(cè)能力，可外部觸發(fā)。
2.2.2 STM32 的 DAC 模塊
DAC 功能框圖：
整個(gè) 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(guò)它轉(zhuǎn)換得的模擬信號(hào)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(hào)或配置產(chǎn)生三角波信號(hào)。
更多詳細(xì)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(shè)置堆棧大小
- 導(dǎo)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(diǎn)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(shí)際電路圖如下：
- 準(zhǔn)備好 ST-Link 驅(qū)動(dòng)
【鏈接：https://pan.baidu.com/s/1XeKTh1VNQo4JapX7HpGjsw 提取碼：luha 】
將 BOOT1 置 0，上電之后，可以在設(shè)備管理器中看到 STLink 已經(jīng)連接成功
- 配置 Keil 工程
點(diǎn)擊魔法棒設(shè)置，選擇 ST-Link Debugger調(diào)試器
再點(diǎn)擊 Setting 按鈕，可見右側(cè) IDCODE 有顯示，表示連接成功
- 點(diǎn)擊燒錄按鍵
可見燒錄成功。
3.3.2 調(diào)試
- 點(diǎn)擊 debug，依次點(diǎn)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(diǎn)擊View->Watch windows->Watch 1，View->Watch windows->Watch 2，打開兩個(gè)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(diǎn)擊全速運(yùn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò) 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(yǔ)音和音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
-
新建文件
依次點(diǎn)擊文件->新建->音頻文件，完成下圖所示修改
-
依次點(diǎn)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(diǎn)擊確定
-
依次點(diǎn)擊文件->導(dǎo)出->文件，設(shè)置導(dǎo)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(diǎn)擊 CTRL+A全選，鼠標(biāo)右鍵，選擇十六進(jìn)制復(fù)制選定視圖
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將內(nèi)容粘貼到一個(gè)新建文件中
-
在新建文件中，CTRL+A，鼠標(biāo)右鍵，選擇范圍，輸入起始的行號(hào)和列號(hào)，選擇內(nèi)容
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復(fù)制到 notepad++ 中
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在需要添加內(nèi)容的位置，點(diǎn)擊alt+c
-
添加結(jié)果如下：
-
刪除不需要的尾行，將該文本復(fù)制下來(lái)。
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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(fù)制到 keil 文件的 uint16_t Sine12bit[] 數(shù)組中去，并刪掉中括號(hào)里面的數(shù)據(jù)。
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編譯工程文件，無(wú)錯(cuò)
-
燒錄
-
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(lè)
選擇文件->打開，找到對(duì)應(yīng)的音樂(lè) - 選中一段，然后右鍵，選擇存儲(chǔ)選區(qū)，接著更改采用類型
- 使用 UltraEdit 得到相關(guān)數(shù)據(jù)
做法同上 - 使用 notepad++ 添加相關(guān)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(jié)
本文學(xué)習(xí)了 STM32F103C8T6 對(duì)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(wù)的量很多，操作也很繁瑣。
6 參考資料
總結(jié)
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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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