使用 STM32F4DISCOVERY 进行音频播放和录音

1 简介
' I, c% F8 u$ g, o' L; {
- d; S% X& |' f3 C5 c, d% L. n本应用笔记将介绍基于 STM32F4xx 微控制器和 STM32F4-DISCOVERY 板的音频 (wave) 播放和录音应用。

从 STM32F4xx 微控制器的内部 Flash 或在外部 U 盘上（通过主机模式中的 USB FS 内核）均可读取音频数据 (wave)。记录的波形文件只能存储在外部 U 盘中。

  j! d! I8 V" X1 Z录音流程基于使用 PDM 音频软件解码库的 ST MP45DT02 MEMS 麦克风硬件（将麦克风生成的 PDM 数据转换为存储在 U 盘中的 PCM 数据）。

! Z. L- D, E1 E$ N本文档的内容编排如下：
9 T7 x# k( I: [! U1 r0 n8 y● 第 2 节：应用概述中介绍音频播放和录音固件的原理说明及固件运行演示。
1 y- ?4 g9 q) W2 o) b● 第 3 节说明如何开始使用相关软件和硬件。
6 M3 \, `! B/ L0 r" o0 ~0 B
% o4 q) G8 R7 I  a可在“STM32F4-DISCOVERY 板固件包”（v1.1.0 及更高版本）的“Project\Audio_playback_and_record”路径下找到此应用的源代码。

1.1 参考文档
& Z6 J% Z* O- B" C# Q% P( t● STM32F4DISCOVERY 高性能 Discovery 板数据简要
● 开始使用 STM32F4DISCOVERY 套件软件和固件环境 (UM1467)
& [8 ^2 W% D" C" Z8 I● STM32 微控制器上的 PDM 音频软件解码 (AN3998)
● STM32F40x 参考手册 (RM0090)
● STM32F405xx STM32F407xx 数据手册
: I: h' S& T' C' O
如需上述文档，请访问 www.st.com/stm32f4-discovery。

- f) `" B/ R3 H$ P2 应用概述

2.1 应用说明

( c6 |1 M# F$ i4 q& ~! p音频播放和录音应用支持两种大容量存储介质。在微控制器的内部 Flash 或在外部 U 盘上均可播放音频数据，但记录数据时只能使用外部 U 盘。这通过 main.h 文件中的 DEFINE 语句选择。在工作区工具栏中，选择项目配置：
. c- N7 Z9 e) }/ Y6 ?+ q, u; F( q
● MEDIA_IntFLASH
● MEDIA_USB_KEY

固件驱动程序可以：
+ E( E1 `2 y# b5 G/ L/ D● 从外部 U 盘或内部 Flash 播放存储的波形文件
● 在外部 U 盘中记录波形文件
3 n' M6 p- r3 F! F" {● 从播放切换为录音
& S7 J1 m, T, Z$ R( V( n- O
' l- S1 Z# |% E5 l

此应用基于 STM32F4xx 器件和 STM32F4-DISCOVERY 板。

此应用的主要特性包括：

● MEMS 麦克风

! V' W1 j! m- z

● 音频编解码器 DAC

8 |" Z; `  G0 D+ m+ R, l: x

● 耳机

8 ?1 B, m& v# s0 |. b+ p" o

● U 盘（如果使用该存储介质）

● MEMS 加速计

! a% `/ [2 f( R  a) }' w9 S& \; g

此应用使用的主要 STM32 模块包括：

● USB 外设：主机模式下配置。使用大容量存储类 (MSC) 实现与 U 盘的音频数据交换。

● I2S 外设：在主发送器模式下配置，用于向外部音频编解码器 (DAC) 发送音频数据。它还可用作主接收器，作为 MEMS 麦克风的输入时钟。

! ^% U8 a; U8 }" R

● DMA：用于将数据从缓冲器发送到 I2S 外设。这可以显著地降低 CPU 负载。

9 Q" L; |, u+ ]3 X( {! X3 e

● I2C 外设：用于控制多个外部器件（如音频编解码器）并从此器件获取数据。

0 v, b* R" n5 c6 p

● SPI 外设：用于控制 MEMS 加速计。

( z+ n$ f: U1 F3 X  O

● 用户按钮：用于监视应用（播放或录音）。

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- ^% _0 r" R0 G! A& M0 M; c
2 s- V# o& G' a. F/ N& l8 J9 f% f

注： 本应用笔记基于 STM32 USB On-The-Go (OTG) 主机和器件库。有关 USB 主机栈和大容量存储演示的详细信息，请参见“STM32F105/7、STM32F2xx 和 STM32F4xx USB On-TheGo主机和器件库”用户手册 (UM1021)。

2.2 固件驱动程序说明

此应用包含下列源文件：

● main.c：包含初始化代码，并根据所选的“MEDIA_IntFLASH”或“MEDIA_USB_KEY”配置启动应用。

● stm32f4xx_it.c：包含应用的中断处理程序。

● waveplayer.c：实施用于播放的功能。

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● waverecorder.c：实施用于录音的功能。

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● usb_bsp.c：实施 USB 主机库的开发板支持包。

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● usbh_usr.c：包括 USB 主机库用户回调。

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