STM32 USB AUDIO 基础篇①——通过STM32CubeMX生成USB Speaker音频播放Demo（史上最简单）

怼烎@ 2022-09-04 06:50 830阅读 0赞

文章目录

一、硬件原理
二、STM32CubeMX配置
- 2.1 RCC
- 2.2 SYS
- 2.3 I2C1
- 2.4 USART1
- 2.5 USB_OTG_FS
- 2.6 I2S2
- 2.7 USB_DEVICE
- 2.8 Clock Configuration
- 2.9 Project Manager
- 2.10 生成代码
三、代码完善
- 3.1 WM8978
- 3.2 usbd_audio_if
四、程序流程图
- 4.1 初始化流程
- 4.2 播放流程

一、硬件原理

基于正点原子STM32F407探索者开发板，其中音频部分硬件原理图如下

其中WM8978是一款全功能音频处理器，STM32通过控制WM8978即可实现扬声器/喇叭的音频播放，麦克风的音频录制等功能。

主要控制两个接口

IIC控制接口，实现WM8978寄存器的读写
I2S数字音频接口，实现音频数据传输（接收和发送）

二、STM32CubeMX配置

2.1 RCC

开发板外接了两个晶振

8MHz的高速晶振
32.768kHz的低速晶振

在这里插入图片描述

2.2 SYS

Debug Serial Wire
在这里插入图片描述

2.3 I2C1

GPIO口是PB8/PB9

2.4 USART1

用来打印调试日志，波特率调到1000000，加快日志打印
Data Direction: Transmit Only
DMA Settings: USART1_TX
PA9 / PA10

2.5 USB_OTG_FS

Mode:Device Only
global interrupt 勾选

2.6 I2S2

mode: Full-Duplex Master
Audio Frequency: 48KHz
DMA Setting: SPI2_TX / I2S2_EXT_RX
GPIO Setting

2.7 USB_DEVICE

Class For FS IP: Audio Device Class
USBD_AUDIO_FREQ: 48000 sample/s
描述符有些部分可以自定义

2.8 Clock Configuration

在这里插入图片描述

2.9 Project Manager

堆栈调大0x4000

2.10 生成代码

右上角 GENERATE CODE

三、代码完善

在这里插入图片描述

3.1 WM8978

main.c

main函数增加WM8978_Init();

int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_I2C1_Init();
MX_I2S2_Init();
MX_USART1_UART_Init();
MX_USB_DEVICE_Init();
WM8978_Init();
while (1)
{
}
}

wm8978.c

#define DEVICE_ADDRESS 0x1A
#define WIRTE_ADDRESS (DEVICE_ADDRESS << 1 | 0)
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
uint8_t WM8978_Write(uint8_t reg_addr, uint16_t data)
{ 
    uint8_t pData[10] =    {  0 };
    pData[0] = (reg_addr << 1) | ((data >> 8) & 0x01);
    pData[1] = data & 0xFF;
    return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, WIRTE_ADDRESS, pData, 2, 1000);
}
uint32_t WM8978_Init(void)
{ 
    WM8978_Reset();
    WM8978_Write(1, 0x0F);    // 模拟放大器使能， 使能输出输入缓存区
    WM8978_Write(3, 0x7F);    // 使能左右声道和L\ROUT2
    WM8978_Write(4, 0x10);    // I2S 16bit
    WM8978_Write(6, 0x00);    // MCU提供时钟
    WM8978_Write(10, 0x08);    // 输出音质最好
    WM8978_Write(43, 0x10);    // ROUT2反相
    WM8978_VolumeCtl(0x3F);
    return 0;
}
uint32_t WM8978_Reset(void)
{ 
    if(WM8978_Write(0, 0)!= HAL_OK)// 软复位
        return 1;
    HAL_Delay(10);
    return 0;
}

3.2 usbd_audio_if

AUDIO_AudioCmd_FS中对应AUDIO_CMD_START、AUDIO_CMD_PLAY和AUDIO_CMD_STOP的操作
HAL_I2S_TxCpltCallback对应传输完成的USB同步操作

extern I2S_HandleTypeDef hi2s2;
/* @brief Handles AUDIO command. @param pbuf: Pointer to buffer of data to be sent @param size: Number of data to be sent (in bytes) @param cmd: Command opcode @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL /
static int8_t AUDIO_AudioCmd_FS(uint8_t pbuf, uint32_t size, uint8_t cmd)
{
switch(cmd)
{
```
case AUDIO_CMD_START:
    HAL_I2S_Transmit_DMA(&hi2s2, (uint16_t*)pbuf, size);
break;
case AUDIO_CMD_PLAY:
    HAL_I2S_Transmit_DMA(&hi2s2, (uint16_t*)pbuf, size);
break;    
case AUDIO_CMD_STOP:
    HAL_I2S_DMAStop(&hi2s2);
break;    
```
}
return (USBD_OK);
}

void HAL_I2S_TxHalfCpltCallback(I2S_HandleTypeDef *hi2s)
{
```
HalfTransfer_CallBack_FS();
```
}

void HAL_I2S_TxCpltCallback(I2S_HandleTypeDef *hi2s)
{
```
TransferComplete_CallBack_FS();
```
}

四、程序流程图

4.1 初始化流程

mainhal库stm32f4xx_hal_mapwx8978usb_deviceSTM32_USB_DEVICE_LibraryHAL_Init()SystemClock_Config()HAL_Delay(100)MX_GPIO_Init()MX_DMA_Init()MX_I2C1_Init()HAL_I2C_Init()HAL_I2C_MspInit()MX_I2S2_Init()HAL_I2S_Init()HAL_I2S_MspInit()WM8978_Init()MX_USB_DEVICE_Init()USBD_Init(&hUsbDeviceFS, &FS_Desc, DEVICE_FS)USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceFS, &USBD_AUDIO)USBD_AUDIO_RegisterInterface(&hUsbDeviceFS, &USBD_AUDIO_fops_FS)USBD_Start(&hUsbDeviceFS)HAL_Delay(100)while(1)mainhal库stm32f4xx_hal_mapwx8978usb_deviceSTM32_USB_DEVICE_Library

4.2 播放流程

STM32_USB_DEVICE_Libraryusbd_audio_ifhal库AudioCmd(uint8_t *pbuf, uint32_t size, uint8_t cmd)HAL_I2S_Transmit_DMASTM32_USB_DEVICE_Libraryusbd_audio_ifhal库

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