前言
, P5 Y4 j) i( `1 k3 W本应用笔记描述了 ADPCM 音频固件编解码器，并提供了演示固件来说明如何在使用STM32F103xxI2S 时，利用外部的 DAC 来播放 ADPCM 文件。
( [, x% R1 e1 Q8 _9 y5 L本应用笔记基于 “AN2739：如何利用具有外部 I2S 音频编解码器的高容量 STM32F103xx 微控制器播放音频文件 ”。由于关于 SPI、I2S 和外部 DAC 的部分在 AN2739 中已有说明，此处不再赘述。因此，为了能充分理解本应用笔记，建议您参考 AN2739。

9 x: Q. t+ m3 q
9 |% d- t$ o5 _7 G9 R$ i1 ADPCM 算法
1.1概述
自适应差分脉冲编码调制 , 或简称为 ADPCM, 是波形编码的音频算法 , 它通过以前的信号值预测当前的信号值 , 并且仅发送真实值和预测值的差值。
5 ?, u, X8 A* D! {在普通的脉冲编码调制 （PCM）中，发送的是真实或实际信号值。
ADPCM 的优势在于通常预测信号值和真实信号值的差值相当小，这意味着与相应的 PCM 值相比，它可以用更少的位数来表示。
8 y( K( A$ o( r; _根据需要的质量和压缩比，差分信号按照 4 （2 位）、 8 （3 位）、 16 （4 位）或 32 （5 位）水平量化。
ADPCM 算法的实现方法有很多。它们在量化和预测模式上有所不同。
在本应用笔记中，我们提供了由交互式多媒体协会（IMA）开发的4位量化算法IMA ADPCM。
* m$ S1 v4 O! V6 b5 z1 j: |9 ?选择 IMA ADPCM 有多种原因：
●它可以应用于 8 kHz 到 44.10 kHz 之间的不同采样率
# H: r$ k& @! _5 T# S0 c1 \●它能在较低的 CPU 的使用率和较少的内存占用情况下保证音频的播放质量
  j, K/ l" U  E: m●它具有广泛的实现方式，例如在 Windows 和 Mac 操作系统中
IMA 数字音频对焦和技术工作组公布的一份文件对 IMA ADPCM 算法进行了充分说明：“ 在多媒体系统中增强数字音频兼容性的建议措施 ” 版本 3。


, d! _2 K8 b/ y6 Z1.2 ADPCM 算法实现
本应用笔记提供的 IMA ADPCM 算法用于对具有下述规范的音频文件进行编码：
. E3 \" a( \/ q6 p●音频格式：PCM
●音频采样大小：16 位
9 e4 R  h4 m# g2 p0 Q1 E●通道 : 1 ( 单声道 )
0 M7 }1 A5 B: n# D●音频采样率：8 kHz 到 44.1 kHz
* t: x  u$ Z" R) j9 ~* Q9 }每个 16 位 PCM 采样被编码为 4 位 ADPCM 采样，压缩比达到 1/4。
0 E* f4 T) w: ]( L% j; y) E+ Q4 ZIMA ADPCM 算法实现包含两个函数，一个函数编码音频采样，另一个函数解码音频采样。
ADPCM 固件由两个文件组成：
) a) q; H- i* ], ?( |* k! U' ga) adpcm.c：它包括执行编码和解码的两个 ADPCM 函数的源代码。
: g2 s# o( T1 |b) adpcm.h：它是 adpmc.c 的头文件。它应该包含在调用 ADPCM 函数的文件中。
+ ^1 y  H. S9 K% M

1.3 ADPCM 算法函数
表 1 描述了 ADPCM 函数。

' p0 F8 H1 f- w



5 r7 n* Y+ f9 W' `" R* S
3 |  q2 Y5 c1 a% E" C1.3.1ADPCM_Encode 函数
表 2 描述了 ADPCM_Encode 函数。
5 c$ K% P. _  ]$ P. @3 T3 _
: x5 _9 M/ d. H5 y3 P% x: K1 Z$ n+ G

' ?7 u( j) }7 N% w: c1 |
& ]2 @0 l/ ~. b. L* z( d$ V2 H  @$ rADPCM_Encode 函数返回一个包含 4 位 ADPCM 采样值的字节。软件将 2 个 ADPCM 采样值存入一个字节以便节约内存空间。
* B. ]. i% l' `( ^( e2 u% U5 x3 B

1 s9 y- h1 Z& Z/ Q示例：
// 输入：pcm_sample1 和 pcm_sample2 ； 2 个 16 位 PCM 采样值。
// 输出：adpcm_byte ；存入一个字节的两个 4 位 ADPCM 采样值。
uint8_t code;
/* 编码第一个 16 位采样值 */
code = ADPCM_Encode(pcm_sample1);
. s1 q9 J' @* g* ~/* 存储第一个 4 位采样值 */
& Z3 k7 b- h0 r; E/ N) Jadpcm_byte = code;
/* 编码第二个 16 位采样值 */
' n7 q! [$ ~- u4 mcode = ADPCM_Encode(pcm_sample2);
/* 存储第二个 4 位采样值 */
adpcm_byte |= (code << 4);/* adpcm_byte 包含两个 4 位 ADPCM 采样值 */
; |9 c5 r! W; J! p

1.3.2ADPCM_Decode 函数
; X0 T  L/ r$ @7 h8 T表 3 描述了 ADPCM_Decode 函数。
$ J5 E8 z, {5 h. i
2 D! V, p/ Y; R3 Z( P. [


/ S, F$ [3 O! c& n7 M8 |

9 H5 y  E0 K' ?ADPCM_Encode函数的输入是一个包含4位ADPCM采样值的字节。在调用ADPCM_Decode函数之前，该软件必须提取出 4 位 ADPCM 数据并将其存入一个字节。

7 ^% P& t4 m+ U( L  q1 P* {; o
示例：
! Y, z2 g6 ~# A9 ~// 输入：adpcm_byte ；存入一个字节的两个 4 位 ADPCM 采样值。
0 c0 A+ _: c% U. F7 d% l' e* N; L// 输出：pcm_sample1 和 pcm_sample2 ； 2 个 16 位 PCM 采样值。
uint8_t code;
/* 提取第一个 ADPCM4 位采样值 */
& y6 }4 O2 j! N* @6 ^4 ucode = (adpcm_byte & 0x0F);
. K. u$ t& L. N& S# p1 J$ q/* 解码第一个 ADPCM 采样值 */
pcm_sample1 = ADPCM_Decode(code);
/* 提取第二个 ADPCM 采样值 */
code = (adpcm_byte >> 4);
/* 解码第二个 ADPCM 采样值 */
- A- x9 J+ m7 `& u% ppcm_sample2 = ADPCM_Decode(code);

2实现示例
. q8 _2 |4 _& G4 D+ \' t& {0 ^; `6 E2.1说明
可以在 STM3210E-EVAL 板上运行提供的例子。它是一个典型的音频应用，包括：
●首先用 PC 软件将一个 PCM 文件编码为 ADPCM 格式（这个软件名为 muse.exe，是由ST 开发的。它实现了与 STM32F103xx 增强型系列产品相同的 ADPCM 算法编码器。
muse.exe 在本应用笔记附带的压缩软件包中：请参考 第 2.2 章节了解如何应用这个工具。）
) d0 |2 e: I" t: U●然后将编码文件加载到 Flash
●使用高容量 STM32F103xx 微控制器解码文件，驱动 DAC 播放音频。
8 m8 h' p3 v% x0 L( C! Z在 STM3210E-EVAL 板上，128 兆位 NOR Flash 存储 ADPCM 文件和 STM32F103xx 器件上运行的固件解码器。然后用它解码该数据流，并且通过应用 I2S 外部 DAC 回放音频采样。
硬件环境基于应用笔记 “AN2739：如何使用高密度 STM32F103xx 微控制器与外部 I2S 音频编解码器播放音频文件 ”，请参考该应用笔记以获得更多信息。
要运行这个演示示例，需要进行三个步骤：
9 o+ u4 `5 s* ~! m/ }1. 生成 ADPCM 文件
# M( g' o  i3 X" c) d2 \2. 将 ADPCM 文件载入 NOR Flash
( U2 R9 z" q& h, x9 [7 h2 D3. 播放 ADPCM 文件
! |" T4 `. q, i$ Q( Y; F/ x2 [
" G1 a4 O3 a; o7 t8 d  T# t

完整版请查看：附件
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