原创 STM32开发板上音频播放程序的设计之二

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

二、音频播放程序设计

1、程序实现的方案

（1）目的

添加一个命令msplay，后带一个参数，就是要播放的WAV文件的名称。

支持播放PCM格式的文件，其它编码方式暂不支持。

（2）实现方案

参照<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />李宁教授书上的《简易声波播放器的设计与实现》那一篇。

利用TIM4通道1定期产生的中断，从缓冲期中读取声音数据。这个中断频率就是WAV文件的采样频率。

声音数据通过TIM3的通道3产生不同频率方波输出。我这个板上的PB0接着扬声器，可以复用为TIM3_CH3。

为了声音播放的连续性，采用两个数据缓冲区。在中断处理程序中，当一个缓冲区的数据读完后，自动切换到下一个缓冲区开头。而在主程序中，当发现一个缓冲区空以后，又很快读入声音数据。

（3）程序执行流程分析

在串口输入命令“msplay ***.wav”，进入音频播放命令处理程序。

首先读入文件头的44个字节，获取wav文件头信息，对比标志“RIFF”，“WAVE”“fmt ”，获取编码方式、声道、采样频率、位数，每次采样的字节数、每秒采样的字节数，根据“fmt ”后面的size字段定位 “DATA CHUNK”，获得数据区开始偏移。暂时不考虑有“fact CHUCK”的情况。

数据的读取通过设置几个结构体，定义一个指针让它指向缓冲区头部，将该指针前者类型转换成结构指针，取出缓冲区对应的属性数据。

若对应位置的数据不符合要求，则程序退出。

将重要的数据都保存到WavInfo结构体中。

根据采样率的要求，初始化TIM4。然后将TIM3进行初始化设置，并设置CH3输出通道。填充0号缓冲区，使能TIM4中断。置位播放标志。播放实际上就开始了。

2、程序代码设计

（1）重点是先要把定时器的配置弄清楚

首先TIM2、TIM3和TIM4都位于APB1，最高频率36MHz，TIM2已经被我使用，利用通道3产生方波，为液晶提供稳压电源驱动脉冲。它的输出是采用了输出比较模式。下面先回顾一下一个重要寄存器和工作模式。

预分频PSC：控制计数的实际频率，定时器并不直接对36MHz的脉冲计数，而要先分频。计数频率 = 36MHz 除以 （PSC +1）。

自动重装载ARR：实际控制计数周期，相当于定时器的提前溢出值，比如设置成0x100，则当从0计数到0x100时，定时器自动复位到初始值。（我的理解不知道对不对）。或者在向下计数模式时，每次都从自动装载值开始计数，向下计数到0，然后又重新装载ARR的值。

其它的再看一下参考资料：

时钟选择：我现在是采用内部时钟源，所以要禁止从模式。CR1中CEN使能内部时钟，开启定时器，DIR控制计数方向。

比较通道的预装载含义：如果不使能预装载，比较值总是立即写入当前比较寄存器。如果使能，则设定的比较值现在不起作用，等到一个更新事件发生时，才写入当前比较寄存器。

自动重装载寄存器也有同样的预装载的含义。

向上计数PWM模式1：初始化时，计数值为0，比较输出参考电平为高。当计数值大于比较值时，输出电平为低。所以写ARR是控制PWM的频率，写CCR是控制脉冲的占空比。但是要特别注意OCREF与OC输出极性之间的关系，要不然有可能你想增加占空比的时候反而减小了。

比较模式是在匹配时产生动作，如果利用比较匹配、输出翻转模式产生波形，只能产生方波。而且输出频率在除以周期值以后还得除以2。

而PWM才是真正的像是在比较大小，计数值小于比较值时输出高电平，大于比较值时输出低电平（OCREF引脚）。PWM中心对称模式是指所有输出引脚的波形中心对称，它内部实现是通过先向上计数、再向下计数实现的。其输出频率在相同周期值的情况下，为向上计数模式的一半

（2）添加命令msplay，先设计出框架

（1）要使用定时器4，先要使能时钟。

（2）要使用定时器4的更新中断，必须设置NVIC。

（3）让定时器3工作于PWM1模式下，其频率设置为72000 000/256大概为280kHz，这就是PWM频率（要工作于高频下，我试着将频率降低，结果就只能听到噪音）。

因为测试文件是单声道、8位采样的，所以采样值小的时候，PWM占空比就小，PWM输出平均幅度就与波形文件中的数据大小成正比，因此扬声器可以将声音还原。

void Speaker_Start( WAVINFO *WavInfo )

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  //进行GPIO端口设置的数据结构

  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure; //时基单元配置数据结构

  TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure; //输出模式设置数据结构

  /* PB0脚接着定时器3 CH3，PWM脉冲输出，该输出控制扬声器 */

  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);

  /* 时基单元配置：TIM3计数频率 =72MHz除以分频系数。*/

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 255;    //写入自动装载寄存器，PWM频率大约36000000/256。

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; //

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;//与什么采样相关，这里用不到

  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; //输出使能

  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState =  TIM_OutputNState_Disable;

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

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity =    TIM_OCPolarity_High;//高电平有效，因为PWM输出接三极管基极。

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState =      TIM_OCIdleState_Reset;

  TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

  /* TIM4 配置为定时中断，其频率为WAV文件采样频率 */

  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);  //刚开始时忘了这个。

  /* Start TIM3 */

  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

  /* Start TIM4 */

  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);

  /* Enable TIM4 update interrupt */

  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);

}

程序下载，已经可以听到音乐了，但是声音比较小。