STM32開(kāi)發(fā)板上音頻播放程序的設計之二

二、音頻播放程序設計

1、程序實(shí)現的方案

（1）目的

添加一個(gè)命令msplay，后帶一個(gè)參數，就是要播放的WAV文件的名稱(chēng)。

支持播放PCM格式的文件，其它編碼方式暫不支持。

（2）實(shí)現方案

參照李寧教授書(shū)上的《簡(jiǎn)易聲波播放器的設計與實(shí)現》那一篇。

利用TIM4通道1定期產(chǎn)生的中斷，從緩沖期中讀取聲音數據。這個(gè)中斷頻率就是WAV文件的采樣頻率。

聲音數據通過(guò)TIM3的通道3產(chǎn)生不同頻率方波輸出。我這個(gè)板上的PB0接著(zhù)揚聲器，可以復用為TIM3_CH3。

為了聲音播放的連續性，采用兩個(gè)數據緩沖區。在中斷處理程序中，當一個(gè)緩沖區的數據讀完后，自動(dòng)切換到下一個(gè)緩沖區開(kāi)頭。而在主程序中，當發(fā)現一個(gè)緩沖區空以后，又很快讀入聲音數據。

（3）程序執行流程分析

在串口輸入命令“msplay ***.wav”，進(jìn)入音頻播放命令處理程序。

首先讀入文件頭的44個(gè)字節，獲取wav文件頭信息，對比標志“RIFF”，“WAVE”“fmt ”，獲取編碼方式、聲道、采樣頻率、位數，每次采樣的字節數、每秒采樣的字節數，根據“fmt ”后面的size字段定位 “DATA CHUNK”，獲得數據區開(kāi)始偏移。暫時(shí)不考慮有“fact CHUCK”的情況。

數據的讀取通過(guò)設置幾個(gè)結構體，定義一個(gè)指針讓它指向緩沖區頭部，將該指針前者類(lèi)型轉換成結構指針，取出緩沖區對應的屬性數據。

若對應位置的數據不符合要求，則程序退出。

將重要的數據都保存到WavInfo結構體中。

根據采樣率的要求，初始化TIM4。然后將TIM3進(jìn)行初始化設置，并設置CH3輸出通道。填充0號緩沖區，使能TIM4中斷。置位播放標志。播放實(shí)際上就開(kāi)始了。

2、程序代碼設計

（1）重點(diǎn)是先要把定時(shí)器的配置弄清楚

首先TIM2、TIM3和TIM4都位于APB1，最高頻率36MHz，TIM2已經(jīng)被我使用，利用通道3產(chǎn)生方波，為液晶提供穩壓電源驅動(dòng)脈沖。它的輸出是采用了輸出比較模式。下面先回顧一下一個(gè)重要寄存器和工作模式。

預分頻PSC：控制計數的實(shí)際頻率，定時(shí)器并不直接對36MHz的脈沖計數，而要先分頻。計數頻率 = 36MHz 除以 （PSC +1）。

自動(dòng)重裝載ARR：實(shí)際控制計數周期，相當于定時(shí)器的提前溢出值，比如設置成0x100，則當從0計數到0x100時(shí)，定時(shí)器自動(dòng)復位到初始值。（我的理解不知道對不對）?；蛘咴谙蛳掠嫈的Ｊ綍r(shí)，每次都從自動(dòng)裝載值開(kāi)始計數，向下計數到0，然后又重新裝載ARR的值。

其它的再看一下參考資料：

時(shí)鐘選擇：我現在是采用內部時(shí)鐘源，所以要禁止從模式。CR1中CEN使能內部時(shí)鐘，開(kāi)啟定時(shí)器，DIR控制計數方向。

比較通道的預裝載含義：如果不使能預裝載，比較值總是立即寫(xiě)入當前比較寄存器。如果使能，則設定的比較值現在不起作用，等到一個(gè)更新事件發(fā)生時(shí)，才寫(xiě)入當前比較寄存器。

自動(dòng)重裝載寄存器也有同樣的預裝載的含義。

向上計數PWM模式1：初始化時(shí)，計數值為0，比較輸出參考電平為高。當計數值大于比較值時(shí)，輸出電平為低。所以寫(xiě)ARR是控制PWM的頻率，寫(xiě)CCR是控制脈沖的占空比。但是要特別注意OCREF與OC輸出極性之間的關(guān)系，要不然有可能你想增加占空比的時(shí)候反而減小了。

比較模式是在匹配時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作，如果利用比較匹配、輸出翻轉模式產(chǎn)生波形，只能產(chǎn)生方波。而且輸出頻率在除以周期值以后還得除以2。

而PWM才是真正的像是在比較大小，計數值小于比較值時(shí)輸出高電平，大于比較值時(shí)輸出低電平（OCREF引腳）。PWM中心對稱(chēng)模式是指所有輸出引腳的波形中心對稱(chēng)，它內部實(shí)現是通過(guò)先向上計數、再向下計數實(shí)現的。其輸出頻率在相同周期值的情況下，為向上計數模式的一半

（2）添加命令msplay，先設計出框架

（1）要使用定時(shí)器4，先要使能時(shí)鐘。

（2）要使用定時(shí)器4的更新中斷，必須設置NVIC。

（3）讓定時(shí)器3工作于PWM1模式下，其頻率設置為72000 000/256大概為280kHz，這就是PWM頻率（要工作于高頻下，我試著(zhù)將頻率降低，結果就只能聽(tīng)到噪音）。

因為測試文件是單聲道、8位采樣的，所以采樣值小的時(shí)候，PWM占空比就小，PWM輸出平均幅度就與波形文件中的數據大小成正比，因此揚聲器可以將聲音還原。

void Speaker_Start( WAVINFO *WavInfo )

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  //進(jìn)行GPIO端口設置的數據結構

  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure; //時(shí)基單元配置數據結構

  TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure; //輸出模式設置數據結構

  /* PB0腳接著(zhù)定時(shí)器3 CH3，PWM脈沖輸出，該輸出控制揚聲器 */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  /* 時(shí)基單元配置：TIM3計數頻率 =72MHz除以分頻系數。*/

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 255;    //寫(xiě)入自動(dòng)裝載寄存器，PWM頻率大約36000000/256。

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; //

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;//與什么采樣相關(guān)，這里用不到

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* TIM3 配置在PWM1模式， */

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //輸出使能

  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState =  TIM_OutputNState_Disable;

  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;  /* 占空比初始化為0*/

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity =    TIM_OCPolarity_High;//高電平有效，因為PWM輸出接三極管基極。

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState =      TIM_OCIdleState_Reset;

  TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

  /* TIM4 配置為定時(shí)中斷，其頻率為WAV文件采樣頻率 */

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 72000000/WavInfo->SampFreq;

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;   

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;  

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;      

  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* Enable the TIM4 Interrupt */

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQChannel;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //剛開(kāi)始時(shí)忘了這個(gè)。

  /* Start TIM3 */

  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

  /* Start TIM4 */

  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);

  /* Enable TIM4 update interrupt */

  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);

}

程序下載，已經(jīng)可以聽(tīng)到音樂(lè )了，但是聲音比較小。