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如何将PDM数字麦克风连接到STM32单片机 3 ?( Y n9 S7 O A! ^+ ~ 引言 # ~9 N4 ]2 u7 D# y2 ^% T* b8 v6 h 数字MEMS(微机电系统)麦克风专为需要小尺寸、高音质、高可靠性和高经济效益的音频应用而设计。 % [5 b, o7 n8 B 它们的封装尺寸小且噪声低,可在单个器件中实现多个麦克风,并通过提供免提人机界面、噪声消除和高质量音频捕获,促进了工业和消费类应用中音频技术的不断发展。 1 N# S6 o: u+ w8 `3 f STM32 MCU提供各种音频功能和丰富的连接功能,包括串行接口和增强型声音捕获接口,使用户能够轻松地为基于麦克风的应用构建解决方案。 本应用笔记针对具有脉冲密度调制(PDM)输出的数字MEMS麦克风,描述了如何在单声道和立体声配置中使用SPI/I2S、SAI和DFSDM外设将麦克风连接到STM32 32位Arm® Cortex®MCU。本应用笔记提供了指南和基于CubeMX的示例,这些示例展示了如何正确地配置STM32,以便采集并处理来自麦克风的原始数据,并将其转换为标准音频数据。0 ?7 m0 J1 ]; W8 F4 w# B . J2 s6 e7 P2 }& P8 s8 o0 C. ~ 1 PDM数字麦克风概述 " u# A& h$ t3 H0 ?6 k1 F2 T$ _ ! @) M8 {7 V6 Q9 e0 e# r6 c 本章提供PDM数字麦克风的简述和将其与STM32 MCU相连的基本案例。 ' }% g6 ]* C5 m1 O- n" p6 S : p; k# W+ U& T8 B3 a7 j j) E 1.1 声音采集概述 . t+ j2 a3 q @" Q ! i. q! G( v- w2 v# f8 n( q 数字MEMS麦克风是将声压波转换为数字信号的传感器。STM32微控制器通过特定外设从麦克风采集数字数据,这些数据经过处理并被转换为标准音频数据。然后,由微控制器按照目标音频应用处理音频数据。6 h! v( Y8 J! ~6 F6 C5 j& D9 Z
1.2 PDM数字麦克风框图 6 g2 d* d$ ]. i6 m数字麦克风中的主要部件是MEMS传感器、放大器和PDM调制器。 0 f4 N' Y$ ^" W7 Z. G. P
MEMS传感器 1 D4 E3 U5 K" ^% o3 a" W* CMEMS传感器是一个可变电容,将声波导致的空气压力变化转换为电压。 . i% B2 A) [' m* I+ L放大器 - f s% s, \8 U放大器对MEMS传感器提供的电压进行缓冲,并向PDM调制器提供足够强的信号。 4 V, i& D# Z/ `( LPDM调制器 - L, [6 R T$ e( G" D$ E5 ?PDM调制器将缓冲模拟信号转换为串行脉冲密度调制信号。时钟输入(CLK)用于控制PDM调制器。ST数字麦克风的时钟频率范围在1 MHz至3.25 MHz之间。该频率将定义生成离散时间表示(PDM比特流)的放大器模拟输出信号采样频率。 3 F( y( Y9 I2 v5 `; H. p通道选择 麦克风的输出被驱动至所选时钟边沿上的合适电平,然后进入高阻抗状态并持续另外半个时钟周期。CHANNEL SELECT(通道选择)定义数字麦克风输出有效数据的时钟边沿。LR引脚必须连接到Vdd或GND。 表 1显示了如何选择DOUT信号模式。
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