51 開源 180MHz-PWMA-播放立體聲音樂@STC32G12K128, USB-CDC實時傳輸音頻
1、簡介 建議用戶直接下載"Objects"里的"audio-play.hex"測試. 下載時選擇主頻30MHz。 本WAV播放器使用STC32G12K128運行，MCU內部HIRC工作于30MHz，PLL到180MHz給PWM時鐘，6分頻30MHz給CPU-系統時鐘。 兩路HS-PWM工作時鐘為180MHz，PWM周期為4097，輸出PWM頻率大約為44KHz(與CD采樣率44.1KHz相近)，占空比為12位。 本播放程序支持以下WAV文件的播放，由【STC-ISP | 調試接口 |播放WAVE】界面通過 USB-CDC 虛擬串口/就是串口下傳音頻數據： 支持PCM、ADPCM、A-Law： 支持16位無壓縮（CD音軌）WINDOWS PCM格式，單聲道或雙聲道采樣率最高支持44.1KHz。 支持IMA-ADPCM格式，單通道或雙通道采樣率最高支持44.1KHz。 支持A-law(A率)格式，單通道或雙通道采樣率最高支持44.1KHz。 語音解碼算法可能看似跟網上的有差異，但算法實際是一樣的，我只是將其簡化操作而已。各種算法可以網搜相關知識，但不在本文討論之列。 2、輸出濾波電路 輸出PWM要經過低通濾波器獲得光滑的模擬信號輸出，請參考下圖的電路：3階巴特沃斯低通濾波器。
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2023-11-20 17:03 上傳
PWMA1P--P1.0左聲道， PWMA3P--P1.4右聲道。 左右聲道完全一致，以左聲道為例，PWM信號經過R1、R2分壓適當衰減后與C1組成第一階RC低通濾波，將變化陡峭的PWM的高頻諧波濾除，再送到運放組成的二階低通濾波電路濾波輸出，就得到模擬信號，經過C4隔直后得到交流信號，從3.5mm的立體聲插座輸出。用戶可以用SPWM輸出一個1000Hz正弦波來評估其性能。 上圖參數為對應16KHz采樣的輸出，轉折頻率為不超過采樣頻率的一半即可。 要改成別的采樣頻率，則按比例改變電容即可，電阻不變。 注意：圖中零件不是隨便取的，是經過精心計算的，無源一階低通、有源二階低通的截止頻率和Q值都不同，兩者串聯才能得到最終的輸出響應。 模擬濾波器相關的知識不在本文討論范疇，用戶可以自行復習模擬電子技術基礎的相關章節。
3、使用“屠龍刀三”核心板驗證 本程序使用STC公司的“屠龍刀三”核心板驗證，用戶可以自行修改到自己的系統上。 與“屠龍刀三”核心板的連接： 將上述的P1.0、P1.4、VCC、GND連接到核心板的對應焊盤即可，最好斷開板上R107、R108兩個0歐姆電阻，避免其電路影響PWM信號。 板上的P3.2按鍵為播放鍵，P3.3按鍵為停止鍵。 P2.7為每個采樣解碼時間指示（高電平時間），用示波器觀察。 P2.0為播放指示燈，正在播放時輸出低驅動LED亮。 P2.1為CDC接收數據包指示，每收到一包（64字節）就取反一次，下傳數據一塊為1024字節，分16個包傳輸。 P2.4為MCU請求PC傳輸數據的提示，從請求開始P2.4輸出高電平，之后收到第一包數據（64字節）輸出低電平，用示波器觀察。 4、下載程序 下載程序和CDC通信均使用板上TYPE-C接口實現。打開STC-ISP V6.92G或更高版本。 打開程序文件，即打開"Objects"里的"audio-play.hex"文件。
用USB TYPE-C延長線將“屠龍刀三”核心板與PC連接，持續按下P3.2按鍵，短按OFF鍵釋放，1秒后釋放P3.2按鍵，STC ISP就能自動識別到設備：
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2023-11-20 17:04 上傳
點擊下載按鈕，將程序下載到MCU中。
5、播放設置
此時STC ISP已能自動識別播放程序的CDC通信口，下圖的“掃描”里顯示的就是CDC串口。
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2023-11-20 17:05 上傳
點擊“STC調試接口”，選擇“播放Wave(P)”，見下圖：
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2023-11-20 17:05 上傳
點擊“打開Wave”，選擇要播放的Wave文件。 Wave文件信息里會顯示文件的重要信息： 文件格式，目前只支持：1-PCM，6-A law，17-IMA ADPCM這3種類型。 通道數：1表示單聲道，2表示立體聲。 采樣率：不用解釋。 采樣位數：就是一個采樣點的位數，用戶不用關心。 數據大小：即聲音的字節數。 設置數據發送模式里的“每個數據包的大小（字節）”為1024。 勾選“第一包數據發送WAVE文件信息” 選擇“應答式發送”。 點擊“發送Wave數據”。
之后，按一下板上的P3.2鍵開始播放，MCU請求的第一個數據包為14字節的上述文件信息，大端模式。 Byte0、Byte1：WAV類型，0x0001-->PCM，0x0006-->A Law，0x0011-->IMA ADPCM。 Byte2：聲道數，1（單聲道）或2（立體聲）。 Byte3：采樣位數，用戶不用理會。 Byte4~Byte7：采樣率，Hz。 Byte8~Byte11：數據長度（字節數）。 Byte12~Byte13：BLOCK長度(ADPCM使用)。 后面請求發送的都是音頻數據包，程序根據文件格式進行處理后送去PWM播放出聲音。 輸出的聲音要接功放和音箱才能聽到傳真度不錯的音樂，使用32KHz或44.1KHz的采樣格式，普通音響將難以分辨其與320Kbps碼率的MP3的音質有啥差別。
6、通信查詢速度適配 文件格式不同，采樣率不同，就有不同的數據率，數據率越高，對通信的速度要求就越高。但是通信速度高，PC的CPU占用率就高，這必須要平衡一下。
點擊串口助手“更多設設置”，在“響應接收時間（查詢周期）”的輸入框中，根據數據率輸入合適的值，時間短通信速度快，但電腦PC占用率會加大。
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2023-11-20 17:06 上傳
下面為參考的時間設置： PCM 采樣率 響應接收時間 數據率 44.1KHz 0ms 176.4KB/S 32KHz 1ms或2ms 128KB/S 16KHz 4ms或5ms 64KB/S
ADPCM 采樣率 響應接收時間 數據率 44.1KHz 5ms 44.1KB/S 32KHz 10ms 32KB/S 16KHz 10ms 16KB/S
A law 采樣率 響應接收時間 數據率 44.1KHz 2ms或3ms 88.2KB/S 32KHz 4ms或5ms 64KB/S 16KHz 10ms 32KB/S
最后，將HIFI功放打開，8寸迷宮式二單元書架箱安排上，將重低音開最大，聽著圓潤的歌聲和直拍心口的重低音鼓，等待隔壁鄰居來敲門！
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2023-11-20 17:07 上傳
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2023-11-20 17:07 上傳
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