前言
9 V3 }( j  Z6 f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。
8 n5 _# q* e3 K6 n* T4 a! @4 H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。
' n) C6 Q# B. I- y1 i" q* @

$ v1 b6 F' O% F4 G1 ADPCM 算法
, L9 g* u  t4 f  X  L9 p& c( |1.1概述
* x. |) E( M) e4 S: D/ D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。
* P0 b" f9 a& R, |7 p' V$ H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。
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。
  l6 A9 T$ s1 W' V6 b9 j0 i选择 IMA ADPCM 有多种原因：
4 b* F& R' g5 N; B8 \* n●它可以应用于 8 kHz 到 44.10 kHz 之间的不同采样率
●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
●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。

3 n! K2 r: `9 f
1.2 ADPCM 算法实现
+ J0 n; T/ S  X% ]% ~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：
/ E) f" D8 ]8 Y/ o! _●音频格式：PCM
% ^6 L- X5 B- O. j$ U0 V●音频采样大小：16 位
6 [, G% g1 k6 `7 j$ d●通道 : 1 ( 单声道 )
" l) b. x/ n% F/ E+ {●音频采样率：8 kHz 到 44.1 kHz
# n' \! L- C# W) o每个 16 位 PCM 采样被编码为 4 位 ADPCM 采样，压缩比达到 1/4。
IMA 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。
7 p- O' B$ K- \4 i( Q: d% SADPCM 固件由两个文件组成：
a) adpcm.c：它包括执行编码和解码的两个 ADPCM 函数的源代码。
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。


7 k: o* n, A" Z* N: I# A1.3 ADPCM 算法函数
8 ~) G( p( C  Z( f) I表 1 描述了 ADPCM 函数。
' T$ l5 h- S) ]% D5 j




3 O! V6 M' O% {5 Q
1.3.1ADPCM_Encode 函数
表 2 描述了 ADPCM_Encode 函数。

  L. J* F3 N' F5 m8 p) j2 V

7 Q- `: k: _# f: d/ W$ x
ADPCM_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。
8 W/ l' i  C' e5 M3 m/ H% _1 M

示例：
// 输入：pcm_sample1 和 pcm_sample2 ； 2 个 16 位 PCM 采样值。
6 S6 B4 U/ E$ @' y$ b) z- T// 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 */
* ~" B7 g$ y5 d: Z( }$ s( R% K* `2 ccode = ADPCM_Encode(pcm_sample1);
/* 存储第一个 4 位采样值 */
1 j$ S( Z9 }' d4 ~6 S  p$ }adpcm_byte = code;
/* 编码第二个 16 位采样值 */
6 ^, m7 l0 i. y9 R0 C; Vcode = ADPCM_Encode(pcm_sample2);
" M3 c" O8 Z4 a# k9 ]/* 存储第二个 4 位采样值 */
3 x* ?+ L0 u4 E6 N+ k, t. M; d4 Gadpcm_byte |= (code << 4);/* adpcm_byte 包含两个 4 位 ADPCM 采样值 */

- T# q1 e+ }% m- Q$ C- Q
. a1 e& h* B# ]1.3.2ADPCM_Decode 函数
# a& H8 p: h3 {5 J: N; R表 3 描述了 ADPCM_Decode 函数。
9 F4 U8 s; m9 _) g2 e

( Y4 s7 |9 h/ W% L( t0 c


  A9 v4 h8 t- j% v( A1 Y. J: e* s
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 u7 b5 w, b* w; L

示例：
2 o% z2 i- L3 c8 G! i, c+ {// 输入：adpcm_byte ；存入一个字节的两个 4 位 ADPCM 采样值。
// 输出：pcm_sample1 和 pcm_sample2 ； 2 个 16 位 PCM 采样值。
0 t$ w; B5 h! Y4 ^5 Q( {6 ?3 E% ?uint8_t code;
1 m" s( |- G9 m7 ?6 r: [/* 提取第一个 ADPCM4 位采样值 */
code = (adpcm_byte & 0x0F);
/* 解码第一个 ADPCM 采样值 */
+ O9 O# @2 m8 H, hpcm_sample1 = ADPCM_Decode(code);
: y- _8 p4 _- h! x8 F/ O+ P/* 提取第二个 ADPCM 采样值 */
code = (adpcm_byte >> 4);
0 ~, }9 u+ P5 x5 H: O9 W1 S' u/* 解码第二个 ADPCM 采样值 */
pcm_sample2 = ADPCM_Decode(code);
4 L. B7 c+ r1 L( k2 F# x4 c# K8 A
  y8 k  g) T8 N" \* W. m7 K2实现示例
2.1说明
6 x# X8 Q2 Q. Z: ?; o) t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：
& }( G8 G; Z4 C% x0 P( R( S  v, q0 v6 ~●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。
* B- K4 r( U. ~; H5 T! emuse.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。）
( u/ [% X" @6 {" u$ s! M●然后将编码文件加载到 Flash
. w/ D1 V" u( F! x1 i●使用高容量 STM32F103xx 微控制器解码文件，驱动 DAC 播放音频。
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。
+ w" m' b9 l! p要运行这个演示示例，需要进行三个步骤：
1. 生成 ADPCM 文件
2. 将 ADPCM 文件载入 NOR Flash
5 w" U4 a; E1 T6 J  U5 G) l! y5 T3. 播放 ADPCM 文件

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完整版请查看：附件
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