基于STM32的音频信号分析设计与实现
基于STM32芯片的音频播放器设计
Science &Technology Vision 科技视界0引言本方案采用ST 公司的STM32F103VBT6芯片完成MP3/WMA 音频文件的解码播放功能。
其中STM32F103VBT6为主控芯片,采用VS1003芯片进行硬件解码,MP3/WMA 格式音频文件存储在SD 卡中。
由于采用新的数据压缩标准,MP3文件具有良好的音效和始于传输的体积大小。
本方案完成的功能包括:(1)SD 卡文件的读写(2)FAT32文件系统的读写(3)支持“上一曲/下一曲”、“顺序播放”功能(4)支持歌词同步1硬件设计1.1器件介绍1.1.1Cortex-M3内核Cortex-M3是ARM 公司推出的新一代32位嵌入式微处理器内核。
它采用ARM-V7-M 架构,具有高性能、低功耗、少门数的特点;因此,非常适合嵌入式系统领域的设计和应用。
Cortex-M3具有一个与内核系统紧密耦合的嵌套向量终端控制器NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)。
该NVIC 可配置8级抢占式、256级优先级的1—240个外部中断,同时支持咬尾中断、迟到中断技术,大大缩短了中断响应时间。
1.1.2STM32芯片STM32xxx 系列芯片是ST 公司基于ARM Cortex-M3设计的一个32位微处理器系列。
该系列处理器在继承ARM Cortex-M3内核优点的基础上,扩展了其外部接口、增强其定时器功能、增加了A/D、D/A 模块。
1.1.3VS1003音频解码芯片VS1003是VSL 公司生产的一款单片MP3/WMA/MIDI 音频解码和ADPCM 编码芯片。
VS1003内部包含一个DSP 处理器,为用户提供5KB 的指令RAM 和0.5KB 的数据RAM,提供一个SPI 接口和一个UART 接口,同时支持一个高质量采样频率可变的ADC 和立体声DAC 模块。
1.1.4TDA1308T 数模转换芯片TDA1308是AB 类的数字音频(CD)专用耳机功放IC,具有低电压、低失真、高速率、强输出的优异特性。
基于STM32的多功能音频播放器的设计
福建电脑2012年第12期基于STM32的多功能音频播放器的设计高云红1，刘志群2（1.山东行政学院计算机系山东济南2500142.闽江学院物理学与电子信息工程系福建福州350108）【摘要】：文章设计了一款基于STM32F103RBT6的多功能音频播放器，系统以STM32F103RBT6为控制核心，利用高性能、低功耗的音频解码芯片VS1053B实现音频数据解码，文件管理控制芯片CH376实现SD卡中的音频文件、图片、电子书等内容的读写，并配合2.8寸TFT触摸液晶屏，构建友好的人机交互系统。
整个系统实现了音频的高质量播放、图片和电子书浏览等功能，具有操作方便稳定可靠等特点。
【关键词】：STM32F103RBT6；VS1053B；音频解码；CH3761、引言自从1998年韩国第一款MP3播放器诞生以来，就受到了广大消费者的青睐，MP3播放器以其广阔的市场容量、丰厚的利润和较低的产业门槛等优势，吸引了众多电子企业积极参与，并且成为了IT行业的一个新增长点。
随着电子技术的发展和芯片集成度的提高，现阶段的MP3播放器在维持自身轻巧、时尚、下载方便、存储容量大、高音质等优势的前提下，还应尽可能吸收其它产品的功能，以便增加产品的卖点。
系统包括以下几个电路模块：STM32F103RBT6最小系统模块、VS1053音频解码模块、JTAG下载接口电路、SD卡、EEPROM模块24C04、2.8寸TFT液晶、USB转串口PL2303模块、USB控制芯片CH376等。
其中，STM32F103RBT6最小系统模块是整个系统的控制核心，USB转串口PL2303模块负责将电脑的USB口转换成串口；EEPROM存储器24C04用来存储系统掉电后的一些信息；SD卡模块用来储存音乐文件、汉字字库、图片等资源；TFT触摸液晶模块实现信息显示和触摸屏的控制；VS1053B音频解码模块主要获取STM32F103RBT6传入的音频文件信息与控制信息，同时解码输出音频信号；电源模块提供+3.3V 直流电压。
基于STM32F429的音频信号发生器
以太网远距离控制是整个控制系统中的一个重要部分。该发生器通过以太网与PC连接，操控PC控制面板，按照要求输入所需的幅度、频率值，通过以太网把控制命令远距离地传输给音频信号发生器，达到远程控制的目的[3]。
该以太网接口芯片DP83848CVV是一个全功能自适应网络连接速度10/100 Mb/s的单端口物理器件，允许设备使用所需操作电源的绝对最小值，提供低功耗性能。该芯片包括一个25 MHz的时钟输出，使应用程序含有最少的外部器件，进而降低成本；同时支持10BASE-T和100BASE-TX的以太网协议，以确保与其他基于以太网标准解决方案的兼容性和互操作性。
信号采样频率为48 kHz，每个样点采用16 bit量化，如果最小频率分辨率为1 Hz，所需查表的大小为48 k×16 bit，共需48 k×16 bit的RAM空间。显然SDRAM的存储空间足够使用，也便于以后该发生器对方波、三角波等波形的扩展。
3 软件设计
整个系统采用模块化设计，除主程序外，各功能子程序分别执行PC端输入控制命令、以太网传输、SDRAM内存扩展、正弦查询表映射、数模转换等相应功能，系统主程序流程。
针对传统音频信号发生器的缺点，本文采用一款性价比高、功耗低的ARM Cortex-M4控制芯片[1]，制作了一台智能音频信号发生器。该发生器的频率、幅度连续可调，按步进1 Hz、1 mV线性变化，兼具频率、幅度稳定的优点；通过PC端控制面板，直接输入幅度、频率值，就能快速地得到所需要的音频信号，精度高[2]；一改信号发生器必须近距离调试的缺点，可通过以太网直接远距离操控。
2.3 SDRAM
同步动态随机存储器SDRAM与系统总线同步，无等待周期，而且是双存储体结构，读取效率得到成倍提高。SDRAM体积小、速度快、容量大、价格低，是比较理想的内存扩展器件[4-5]。
基于STM32的多功能音乐播放器设计
• 123•基于STM32的多功能音乐播放器设计绵阳职业技术学院 罗金生 王荣海 李 岷 刘 成以音乐播放器为研究对象，提出一种基于STM32的音乐播放器的硬件和软件的设计方法，系统以STM32F103ZET6为控制核心，音频解码芯片VS1053B实现音频数据解码，挂载FATFS文件系统实现对SD卡中的音频文件进行读取，利用FFT快速傅里叶变换将音频信号转为频谱，加入了一个小型GUI显示界面配合OLED显示屏，实时的将界面、播放状态以及频谱生动的展示出来，此外还加入了蓝牙音频功能，通过手机蓝牙即可连接播放器播放音乐。
实验表明，该音乐播放器连接耳机能流畅播放多种格式的音乐文件，具有多功能、高性能、低功耗、操作方便、稳定可靠等特点。
引言：音乐可能是人类史上最古老、最具普遍性以及感染力的艺术形式之一。
音乐能提高人的审美能力，净化人们的心灵，树立崇高的理想。
不论时代怎么发展，人们的生活娱乐都离不开音乐。
因此，设计一款简单实用，多功能化的音乐播放器完全可以符合人们的爱好及需求。
本文介绍一种基于STM32F103处理器的SDIO接口模块及外围音频解码芯片实现一个SD卡的音乐播放器，它读取存储在SD卡里的音频格式文件，并通过立体声音解码芯片输出，能进行频谱显示，还可以通过手机蓝牙与其连接播放音乐等功能。
1.系统硬件电路设计基于STM32F103VET6微控制器所设计的MP3播放器，主要包括：存储模块、蓝牙音频模块、音频解码模块、显示模块。
系统方案设计的系统框图如图1所示。
主控制器芯片，利用其SDIO接口不断读取SD卡音频文件送入缓存区；使用了三组SPI接口，第一组SPI接口将读取的音频数据流送至音频解码芯片VS1053进行解码，第二组SPI接口连接了字库存储芯片，用于显示歌曲名等，第三组SPI接口连接OLED显示屏幕实现人机交互以及显示歌曲信息和频谱等；使用了一个定时器、一个DMA以及一个ADC通道实时快速采集音频输出，并利用FFT将其从时域转换为频域；使用通用IO控制蓝牙以及音频切换芯片和键盘。
基于STM32的MP3播放器设计与实现_毕业设计论文
《嵌入式系统原理》课程设计说明书题目：利用STM32实现MP3播放器院（系）：信息与电气工程学院STM32芯片应用实验设计任务书第一种方案是简易声波播放器，仅使用STM103V100评估板，令计时器TIM4工作在PWM模式下，将wav格式的声波文件从SD卡中读出，由TIM4产生不同频率的方波通过低通滤波器和放大器送喇叭，如图1所示；第二种方案则是简易MP3播放器，还需要使用额外的解码芯片，将MP3格式的文件从SD卡读出，然后送解码芯片解码播放，如图2所示。
本节将先介绍SD卡、FAT16文件格式、VS1003编解码器等关键部分，然后再分别给出两种设计方案的软件设计。
图1 简易声波播放器方案图2 简易MP3 Player方案1 SD卡的结构及读写方法STM103V100评估板有SD连接器，其使用SPI总线与STM32处理器连接，如图3所示。
图3 SD连接器与STM32处理器SPI连接图SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种为满足安全性、容量、性能和使用环境等各方面的需求而设计的一种新型存储器件，SD卡允许在两种模式下工作，即SD模式和SPI模式，本系统采用SPI模式。
本小节仅简要介绍在SPI模式下，STM32处理器如何读写SD卡，如果读者如希望详细了解SD 卡，可以参考相关资料。
SD卡内部结构及引脚如图4所示。
图4 SD卡内部结构及引脚SD卡主要引脚和功能为：CLK：时钟信号，每个时钟周期传输一个命令或数据位，频率可在0～25MHz 之间变化，SD卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0～25MHz的频率；CMD：双向命令和回复线，命令是一次主机到从卡操作的开始，命令可以是从主机到单卡寻址，也可以是到所有卡；回复是对之前命令的回答，回复可以来自单卡或所有卡；DAT0～3：数据线，数据可以从卡传向主机也可以从主机传向卡。
SD卡以命令形式来控制SD卡的读写等操作。
可根据命令对多块或单块进行读写操作。
(完整版)基于STM32的MP3音频播放器制作毕业设计
引 言
伴随电子畛域的各个技术的迅速发展，各类电子产品的消费也产生了革命性的转变，引领新技术、创新产品层见叠出。特别是跟着网络媒体的技术的遍及、数字音频视频技术的迅速发展，和种种视频，音频数据压缩标准和相应的终端设备相继问世，已成为消费电子产品新的快速增长点。集成MP3的优点，同时拥有更多的新技术。
通过对以上两款数码产品的分析，可以发现，新出的数码产品都包含了MP3的功能，但是又不限于此，也就是集成了MP3的优点，同时拥有原来MP3不具有的功能。这样，大大的提高了消费者对新的数码产品需求。
1 方案设计
1.1主要内容
本设计课题是一个由STM32f103RBt6主控来完成MP3音频播放设计的软硬件相结合类的设计题目。能够实现MP3的基本播放功能，也具有其他多样化的外扩功能，系统的整体功能包含：音频播放，电子图书，图片浏览，画板，录像，录音机，日历，游戏，收音机，记事本，计算机等。
现在的数码相框显示屏分辨率一般是480*720，对于日常的照片显示效果还是可以应付过来的，当然数码相框的开发者对图像显示进行了精心设计，使得我们的照片的分辨率不管是怎么样的，它都会执行最优的选择，以用来显示最佳效果，同时数码相框一般还具有其他附加功能，MP3便是其中一个功能，可以让图片与声音同时播放，为相片的浏览添加了声音的色彩，同时数码相框还拥有TV－OUT的功效，这就很好的提高了分辨率的显示，让照片可以在电视上显示，可以大大的提高相片的观赏价值。
第一款MP3的出现是在1998年，从它问世电子消费市场短短的几个月时间就在市场上站稳的脚，而且消费的趋势一直呈上增长，直到2005年之后MP5的出现，而MP5的出现，更是把MP3几乎挤出了市场，MP5不光能够播放MP3、MP4，更是可以直接播放AVI和RMVB等合流的影片格式，说白了便是MP5具备MP3、MP4的全部功效，同时还具有他们不具备的功效，是以MP5代替MP3只是时间的问题，当前MP5的价钱较高是最主要的缘由，要是MP5的价钱降下来了，便是MP3离开消费者的时候了。当前此外一个数码产物-数码相框，跟着数码相机的不断广泛应用，也在偷偷的袭来，数码相框便是能直接播放JPG/JPEG的一个微型显示器，正常的数码相框比MP3体积大，然而它们的本来目的不是面向移动设备的，数码相框重要作用在于家庭，它们主要功能不再移动上面，实际上，数码相框主要功能是显示照片，如果做成移动设备的话，体积必定不能太大，但是体积小带来的结果是图片显示效果就不好。
基于STM32的嵌入式语音识别模块设计
基于STM32的嵌入式语音识别模块设计嵌入式语音识别模块是目前人工智能技术的重要组成部分，其应用广泛，包括语音控制、语音导航、语音交互等。
本文基于STM32单片机设计了一款嵌入式语音识别模块，具有高效、稳定、易用等多种优点。
一、方案设计该嵌入式语音识别模块采用STM32F407单片机作为核心，结合语音识别算法和音频处理技术，实现语音识别功能。
具体方案如下：1.采样：采用音频电路将采样音频转化为数字信号，采用PCM编码方式，采样频率为16KHz。
2.预处理：预处理包括去噪、滤波等处理，以消除环境噪音和语音信号之间的干扰。
3.特征提取：利用Mel频率倒谱系数（MFCC）算法将信号的音频特征提取出来，提取后的特征值可以表达出音频的不同特点。
4.模型匹配：根据提取出的特征值与已预设的模型进行匹配，找出最相符的模型。
5.识别、输出：识别出的结果通过串口输出到上位机，上位机对结果进行相应的处理和反馈。
二、实现过程1.硬件设计：由于STM32F407单片机片内有ADC、DAC、TIM3定时器、USART等模块，因此只需要添加少量的外围电路即可满足设计要求。
2.软件设计：主要采用C语言进行编程，使用Keil和STM32CubeMX开发工具，分别进行程序设计和引脚配置。
在嵌入式语音识别模块的整个流程中，程序的实现涉及到多个算法的实现，包括信号的预处理、特征提取、模型匹配等。
三、性能与应用经过多次测试，该嵌入式语音识别模块的识别率达到了95%以上，且实现了较好的去噪和滤波效果，可以满足大多数语音识别应用场景。
此外，该模块的具有硬件条件简单、体积小、功耗低等优势，既可以实现控制指令识别，也可以作为语音交互系统的基础组件使用。
综上所述，本文提出的基于STM32的嵌入式语音识别模块基于成熟的语音识别算法，在设计上更加简便实用，在性能上也能满足大部分嵌入式语音识别应用场景的需求，具有广泛的应用前景。
基于STM32的智能音箱系统设计
基于STM32的智能音箱系统设计智能音箱在近年来越来越受到消费者的欢迎，而其中的一大因素就是音箱的功能性越来越强大。
目前的智能音箱不仅仅可以进行音乐播放，还可以进行语音识别、智能家居控制以及智能助理操作等。
本篇文章将介绍一种基于STM32的智能音箱系统设计方案。
1. 智能音箱系统设计思路智能音箱系统的设计主要包括音频采集、语音识别、智能家居操控和音频播放四个模块。
其中，智能家居操控包括对开关、空调、电视等家电设备的控制，这个模块需要添加Wifi模块来实现。
音频采集模块使用麦克风将用户语音录入，并传输到主控芯片——STM32上。
语音识别模块使用现有的语音识别SDK或自行编写，用于将用户的语音转化为文字，并向智能助理发送用户的语音指令。
智能家居操控模块使用Wifi模块连接智能家居设备，并通过命令向设备发送指令以实现操控。
音频播放模块使用扬声器进行声音输出。
2. STM32 MCU选型STM32是意法半导体(ST)公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，集成了模拟与数字、通信接口等多个模块，适用于嵌入式系统中。
在智能音箱系统中，STM32可作为主控芯片，负责控制系统中的多个硬件模块的工作，而工作稳定性和运行速度方面，STM32具有较高的性能价格比。
3. 音频采集模块设计音频采集部分采用全向电容麦克风作为音频采集模块，STM32通过ADC模块将收集到的信号转换为数字信号，并通过DMA方式存储到片内存中，以供语音识别模块使用。
由于语音信号的频率为0.3Hz到4kHz之间，且在过程中伴随许多噪声干扰，需要进行滤波处理。
可以使用一个低通滤波器滤除高频噪声，一个高通滤波器滤除低频噪声，保留中频信号，使语音输入麦克风后能够更加清晰准确地传递到下一模块。
4. 语音识别模块设计在语音识别模块上，可以采用现有的语音识别SDK，如百度、阿里等，实现将用户的语音指令转化为文字指令。
本文以百度语音识别为例，可使用其提供的API接口，将传入的语音数据上传到服务器中，获得语音转文字的结果。
基于STM32单片机声源方向识别器设计与实现毕业设计论文
摘要本科毕业设计（论文）基于STM32单片机声源方向识别器设计与实现I燕山大学本科生毕业设计（论文）原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：II摘要学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日III燕山大学本科生毕业设计（论文）摘要近年来，基于麦克风阵列的声源定位系统被广泛地应用于电话会议、视频会议、语音增强、助听器等系统中，因此受到了越来越多的关注，已经成为一大研究热点。
大学毕业设计---基于stm32的mp3音频播放器制作
2.2.1 MP3解码芯片选择
使用STM32主控芯片解码有两种方法，第一是通过处理器的软件解码，第二是通专用芯片解码，第一种方法要求芯片运算速度非常高，而且声音不是很流畅，对播放的采样有极大要求，故选择第二种专用芯片解码。
本设计使用解码MP3的芯片是VS1003，它支持WAV格式、MP3格式、MIDI格式、WMA格式等，同时可以设置调整音量高低等，而且还有一个功能是可以支持MICI，此外还可以扩展录音功能。
2.2.2 收音机芯片选择
本设计的收音功能只适用于FM收音，选用TEA5767芯片来实现，TEA芯片是飞利浦公司生产的一款低功耗电调谐调的立体声收音机芯片，该芯片通过IIC总线协议可以直接控制。可以实现调频接收，频率的范围在76MHZ~108MHZ，而且接收的是立体声，带信号强弱指示，但由于芯片体积较小，焊接困难，所以直接采用模块来实现，使用非常方便，可以提高本设计效果，节约时间以及成本。
2.2.4电源芯片选择
本设计要求系统电压输入: 2.5V, 3.3V，5V.所以对电源的处理需要满足能输出以上电压，
系统电源主要包括给数字芯片供电，这些电源需要的功率小，可以选用REG1117-2.5和REG1117-3.3V稳压芯片供给2.5V和3.3V的电压。REG1117的输出电流为800ma，符合设计要求。
图2.4 收音机模块电路
需要注意的是，收音机模块对电源敏感，同时对外部电路的干扰也较大，所以在这里，对模块电源的处理采用了RC滤波加大电容的方式，能有效的降低收音机模块对外部电源的干扰。也能保证收音机模块电源的稳定。图中ANT为天线接口，通过外接天线，可以提高收音机的灵敏度。
基于STM32的音频播放与记录控制器设计
基于STM32的音频播放与记录控制器设计周静雷;孙长城【摘要】The complicated test procedure and the higher cost, in the traditional loudspeaker aging test experiment, caused by using power meter, sound card, computer and other facilities, are unfavourable for portable development of the power apparatus. According to the above problems, the STM32 is used as the core chip to control the audio processing chip WM8978 to read out the audio files stored in the extended SRAM for producing simulation testing signals continuously and realizing the function of playing; the simulation test signal is processed to drive the speakers. And the working voltage and working current of the speaker are collected for AD sampling by WM8978, the acquired data is stored in the external SRAM for the function recording. The data transmission is conducted with the computer by USB with audio playing and recording at the same time. It realizes the function of the sound card and reduces the test cost of the speaker.%传统的扬声器产品质量测试实验需要用到功率实验仪、声卡和电脑等较多配套硬件设备,导致测试过程复杂、成本较高,不利于功率实验仪的便携式发展.针对上述问题,设计以STM32为核心芯片,控制音频处理芯片WM8978循环读取外扩SRAM里已存储的音频文件,持续产生模拟测试信号,实现播放功能.模拟测试信号经过处理后驱动扬声器工作,扬声器的工作电压和工作电流由采集电路获取并送给WM8978进行AD采集,采集的数据存储到外部SRAM里,待上位机调用,实现记录功能.设计通过USB与电脑进行数据传输,支持播放与记录同时进行,实现了声卡功能,能够降低扬声器测试成本.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】4页(P67-70)【关键词】高速USB;微控制器STM32;播放;记录;I2S协议;静态存储器SRAM【作者】周静雷;孙长城【作者单位】西安工程大学电子信息学院,西安710048;西安工程大学电子信息学院,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TP273扬声器在出厂前需要进行产品质量测试，传统的测试工具有电脑、声卡和扬声器功率测试仪等一整套测试装备，缺点是测试装备较多、成本较高、测试流程繁琐。
基于STM32 DSP库的音乐频谱设计
基于STM32 DSP库的音乐频谱设计成员：游政园刘亚东彭誉黄文卓程剑张琼燕班级：电子信息科学与技术1211班指导老师：***目录一、设计任务和性能指标 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 性能指标 (2)二、设计方案 (2)2.1 系统总体方案设计 (2)2.2 硬件设计 (3)2.2.1主控MCU模块 (3)2.2.2电阻触摸液晶显示模块 (4)2.2.3音频采集模块 (6)2.2.3按键输入模块 (6)2.2.4 整体电路布局 (7)三、系统软件介绍 (7)3.1 软件实现思路 (7)3.2 各部分软件实现思路 (8)3.2.1 硬件初始化 (8)3.2.2 音频信号的采集 (9)四、测试结果 (11)4.1 64分频，即64点基4-FFT频谱与电脑对比测试 (11)4.2 256分频，即256点基4-FFT频谱与电脑对比测试 (12)4.3 64分频，即64点基4-FFT频谱与电脑对比测试 (12)五、结束语 (13)参考文献 (13)基于STM32 DSP库的音乐频谱设计报告摘要：本作品是基于STM32和DSP库的音乐频谱的设计，能够对采集的音频信号进行分频处理并显示在液晶屏上。
本设计主控芯片采用的是大容量增强型ARM Cortex-M3 内核STM32F103ZET6芯片，其运行频率高，运算速度快，主频为72MHZ，可超频至128MHZ，在移植了ST官方的DSP库后运算能力非常强，音频采样使用的是其内部12 位逐次逼近型的模拟数字转换器，采样速度快，转换时间短，精度高，同时显示用的是用FSMC控制的TFT 液晶屏，可以达到非常好的显示效果。
关键字：STM32；DSP库，音乐频谱一、设计任务和性能指标1.1 设计任务设计一个音乐频谱，带有FFT-64点和FFT-256点的音乐柱状显示。
用Altium Designer画出原理图，绘出程序流程图，规范化程序设计。
实现基本功能。
1.2 性能指标1、音乐频谱显示柱状更新速度快，能实时显示当前音乐频谱分布。
STM32音乐频谱分析报告
STM32 音乐频谱分析2011-12-11 03:06:03| 分类：制作类 | 标签： |举报 |字号大中小订阅呵呵，在昨天的基础上，进行了改进。
采样频率为12.3Khz，256点FFT。
视频：其实这玩意不难做，音频信号采集，我的方法是将电脑出来的信号用TDA2822放大，然后给单片机AD口，剩下就是软件上的了。
说起TDA2822，还是挺不错的一款功率放大芯片，本只想用来做信号放大用的，但baidu了下它和看它的数据手册，都多用来做小功率功放。
呵呵，那就也做一个吧。
TDA2822的典型应用电路如下：这电路很普通，没什么特别，参数也不用调整，直接搭出来，就正常的工作。
接下来就是将放大后的信号给单片机，这里问题就来了，电路中C4，C5是干什么，给单片机的话要不要加？于是开始baidu，google，但没找到合适解答，于是翻了翻模电书，里面还真讲到功率放大器，，TDA2822是OTL功放，输出电容起耦合作用，因为OTL功放在在静态时输出端都会有Vcc/2伏的输出，这样会搞坏喇叭，所以需要加个电容，隔离。
单片机处理的话就不用输出电容了。
如果用示波器一看，结果就很明显，如下图，下面的信号是加了电容，上面是没加。
做好电路后理所当然的准备将功放输出端接到单片机上，但突然一想，不对啊，功放我给11.1V供电，那输出不就有5V左右电压？而STM32是3.3V！不烧了才怪！幸好TDA2822工作电压范围在1.8~12V间，所以就给它3.3V行了。
这样一来基本就没问题了。
第二个的输出电容还是保留，作个对比。
好了，接下来就是程序了。
首先就得确定采样率，就是间隔多久采一个点。
刚开始不是很懂，用的40kHz，也成，但要是做音频频谱分析没必要那么高了。
这里有些资料：音频的频率范围及表现力度音频的频率范围、音质的评价标准一般认为20Hz－20kHz是人耳听觉频带，称为“声频”。
这个频段的声音称为“可闻声”，高于20kHz 的称为“超声”，低于20Hz的称为“次声“。
stm32音频播放课程设计
stm32音频播放课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解STM32的硬件结构和编程环境；2. 掌握STM32的音频播放原理及相关库函数的使用；3. 学会使用STM32进行音频文件的解码和播放；4. 了解音频信号处理的基本概念。
技能目标：1. 能够运用C语言对STM32进行编程，实现音频文件的播放；2. 学会使用相关调试工具，对程序进行调试和优化；3. 能够分析和解决在音频播放过程中可能出现的问题；4. 培养学生的动手实践能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术和编程的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨、细心的学习态度，养成良好的编程习惯；3. 引导学生关注社会科技发展，认识到技术对社会进步的重要性；4. 培养学生的集体荣誉感，增强团队合作意识。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和实际操作，培养学生的编程能力和实践能力。
学生特点：学生已具备一定的C语言基础和电子技术知识，对STM32有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，教师引导，激发学生的学习兴趣和动手实践欲望。
通过课程学习，使学生在掌握音频播放技术的基础上，提高综合运用知识的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- STM32硬件架构概述；- 音频播放原理及常用音频格式介绍；- STM32音频解码库函数的使用方法；- 音频信号处理基本概念。
2. 实践操作：- 搭建STM32开发环境；- 编写程序实现音频解码和播放；- 调试与优化音频播放程序；- 设计并实现简单的音频播放器界面。
3. 教学大纲：- 第一周：STM32硬件架构概述，熟悉开发环境；- 第二周：音频播放原理，学习音频解码库函数；- 第三周：编写音频解码和播放程序，实践操作；- 第四周：调试与优化程序，设计音频播放器界面；- 第五周：课程总结，展示学生作品，交流心得。
教学内容安排与进度紧密围绕课程目标，结合教材章节内容，确保学生能够循序渐进地掌握知识。
基于STM32的PWM音乐播放器应用设计_马志强
基于ＳＴＭ３２的ＰＷＭ音乐播放器应用设计马志强，王建刚，孙少林，胡明（总参谋部通信训练基地，宣化０７５１００）摘要：基于３２位的ＳＴＭ３２Ｆ１０３，利用ＰＷＭ产生的音频信号驱动蜂鸣器演奏乐曲，实现了音乐播放器的应用设计。
该播放器能实现从低音到高音的２１个音阶，并能根据乐谱演奏完整的曲目。
测试结果表明，ＰＷＭ的输出信号与各音阶对应的声音频率基本一致，方案切实可行。
这一方法也可用于电机控制、电子琴设计等方面，具有较好的实用性。
关键词：ＳＴＭ３２；ＰＷＭ；蜂鸣器；定时器；音乐中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：ＡＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＰＷＭＭｕｓｉｃＰｌａｙｅｒＢａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ＭａＺｈｉｑｉａｎｇ，ＷａｎｇＪｉａｎｇａｎｇ，ＳｕｎＳｈａｏｌｉｎ，ＨｕＭｉｎｇ（ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｒａｉｎｉｎｇＢａｓｅｏｆＰＬＡＧｅｎｅｒａｌＳｔａｆｆＨｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ，Ｘｕａｎｈｕａ０７５１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎ３２－ｂｉｔＳＴＭ３２Ｆ１０３，ｕｓｉｎｇａｕｄｉｏｓｉｇｎａｌｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＰＷＭｔｏｄｒｉｖｅａｂｕｚｚｅｒｔｏｐｌａｙｍｕｓｉｃ，ａｍｕｓｉｃｐｌａｙｅｒｉｓｄｅ－ｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｐｌａｙｅｒｃａｎｒｅａｌｉｚｅ２１ｓｃａｌｅｓｆｒｏｍｂａｓｓｔｏｔｒｅｂｌｅａｎｄｐｌａｙｃｏｍｐｌｅｔｅｓｏｎｇｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｍｕｓｉｃｓｃｏｒｅｓ．ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｓｏｆＰＷＭａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｖｏｉｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｃａｌｅｓ，ａｎｄｔｈｅｓｃｈｅｍｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｉｎｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ，ｋｅｙｂｏａｒｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｏｏｎ，ｓｈｏｗｉｎｇｇｏｏｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＴＭ３２；ＰＷＭ；ｂｕｚｚｅｒ；ｔｉｍｅｒ；ｍｕｓｉｃ在科研项目开发中，有时会遇到需要播放电话铃声、音乐等情况。
stm32dac产生正弦波实践报告
一、概述stm32单片机作为一种常用的微控制器，拥有丰富的外设资源，其中包括数字模拟转换器(DAC)模块。
DAC模块可以将数字信号转换为模拟信号，通常用于音频处理、波形生成等应用。
本次实践旨在利用stm32单片机的DAC模块，产生正弦波信号，并通过外部电路将其输出到示波器进行观测，验证其波形质量和稳定性。
二、实验准备1.硬件准备1）stm32开发板2）示波器3）示波器探头4）电路连线板5）杜邦线、电阻、电容等元件2.软件准备1）Keil开发环境2）stm32CubeMX配置工具三、实验步骤1.使用stm32CubeMX配置DAC模块1）在stm32CubeMX中新建工程，并选择对应型号的单片机2）在Pinout Configuration中配置DAC输出引脚3）在Configuration中使能DAC模块，并配置输出缓冲区、波形发生器等参数4）生成代码并导入Keil开发环境中2.编写DAC初始化和波形生成代码在Keil中编写初始化DAC模块的代码，并编写正弦波发生算法，将生成的正弦波数据写入DAC数据寄存器。
3.连接示波器进行观测1）通过电路连线板搭建DAC输出到示波器的电路连接2）将示波器探头连接到电路上，设置示波器参数4.程序烧录和调试使用ST-Link将程序烧录到stm32开发板中，通过示波器观测输出波形，并根据实际观测结果进行调试和优化。
五、实验结果与分析经实验验证，stm32DAC产生的正弦波信号波形质量良好，无明显畸变和波形失真，幅度和频率稳定。
示波器观测结果与理论预期吻合，在给定的频率和振幅下，输出波形符合正弦曲线特征。
实验结果表明，stm32DAC模块在波形生成方面具有较高的准确性和稳定性，适用于需要模拟信号输出的应用场景。
六、结论与展望本次实验通过对stm32DAC的使用实践，验证了其正弦波信号产生的可行性和稳定性。
未来可以进一步深入研究DAC模块的其他应用场景，并结合其他外设资源，实现更复杂的信号处理和控制功能。
（完整版）基于STM32MP3播放器设计分析
（完整版）基于STM32MP3播放器设计分析基于STM32 MP3播放器设计学院:XXXXXXXXXXX专业班机:XXXXXXXX姓名XXXXX学号：XXXXXXXX1.1 本课题的提出及意义MP3音频播放器的最合理工作速度为30Mips，而一个典型的视频媒体播放器的理想速度则为175Mips，所以提高MP3的工作速度，以及改善MP3的音质是最关键的，也是亟待解决的问题。
MP3是一种典型的嵌入式设备，而现在市场上比较常见的是闪存式MP3。
由于闪存式MP3的容量限制，使它存储歌曲数目较少，在功能上也很难实现多样化[1]。
而硬盘式MP3的多功能及大容量，也必将受到不少消费者的喜爱。
MP3播放器一般分成3个部分：CPU、MP3硬件解码器存储器。
其中可以将前两部分集成在一起，即带MP3硬件解码器的CPU；或将后两部分集成在一起，即集成硬件解码、D／A转换及音频输入。
存储器可以是Flash存储器或硬盘[2]。
通过用MP3编码技术，可以得到大约12：1压缩的有损音乐信号。
1.2 研究现状MP3全称是MPEG Layer 3，狭义的讲就是以MPEG Layer 3标准压缩编码的一种音频文件格式。
自韩国世韩(Seahan)公司1998年推出世界上第一台MP3随身听以来，MP3播放器以其小巧的外形，不错的近乎于CD的音质，前卫的功能，越来越受到消费者的青睐，也就成为业界甚至大众媒体关注的一个热门话题[3]。
在市场消费刺激下，各大公司纷纷推出了自己的mp3播放器产品，IC供应商提供了众多的MP3解码芯片及其解决方案。
除了Micronas方案(MAS3507+DAC3550)，还有台湾创品方案(T33510，T33520)、美国SigmaTel方案(STMP3400)和TI的DA-250解决方案。
这使mp3播放器的研制与生产变得更加容易，成本也大大降低，市场更加广阔[4]。
2 硬件设计2.1整体方案综述本设计由STM32最小系统，SD卡的读取模块，TFT控制模块，外扩FLASH模块，触摸屏模块，串口通信模块组成。
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基于STM32的音频信号分析设计与实现
作者：梁方舟李金泉黄训磊王玉花
来源：《现代电子技术》2014年第01期
摘要：基于ARM Cortex⁃M3内核的32位处理器STM32F103和快速傅里叶变换（FFT）算法实现了音频信号频谱的分析。
整个系统由前级信号调理、A/D采样电路、CPU运算电路和LCD显示电路等组成。
实验表明，系统能够检测20 Hz～10 kHz范围内的频率成份并显示音频信号频谱，该方案成本低，具有一定的应用价值。
关键词：音频信号； FFT； STM32；基⁃4时间抽取
中图分类号： TN911.7⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）01⁃0019⁃03
音频信号分析应用于音频制作、信号分析等领域，如音频设备的研发与生产、低频信号的综合分析等。
本设计利用频谱分析原理来分析被测音频信号的频率、频谱，传统的频谱分析方法有扫频法、数字滤波法。
采用STM32实现快速傅里叶变换（FFT）设计方案，通过FFT把被测的音频信号由时域信号转换为频域信号，将其分解成分立的频率分量。
1 系统设计
音频信号通过前级信号处理电路放大和滤波及模数转换，经STM32进行FFT运算后获得信号的频谱，单片机控制A/D转换器实时采集信号，频谱在液晶屏扫描显示。
单片机采用ST 公司的低功耗STM32F103ZET6 32位单片机，其内部含有3个12位16通道A/D转换模块和2个12位D/A转换模块。
系统框图如图1所示。
1.1 信号调理与采集
设计思想：为满足输入信号较大的动态范围，必须在信号进行A/D转换前进行合理的处理，使其在A/D量化范围内达到量化精度最高，该方法相当于AD位数的增加。
本设计要求输入信号幅度范围（峰⁃峰值）为0.01 mV～10 V，即100 dB的输入信号动态范围。
设定ADC 芯片的最小输入信号峰⁃峰值为500 mV，再设定ADC的输入动态范围为20lg（10 V/500 mV），即26 dB，故需要5路放大电路，每一路放大倍数固定，分别为62 400，8 000，400，20，1倍。
由于设计小信号放大的增益较大，放大器的选择尤为关键，根据影响放大器输出的主要参数：运放的增益带宽积、噪声电压密度、噪声电流密度、失调电流和失调电压等，选择TI公司生产的运放OPA637，该运放增益带宽积约800 MHz，输入换算电压噪声密度为[4.5 nVHz，]输入偏置电流2 pA，输入失调电压130 μV。
具体电路如图2所示。
图1 系统框图
抗混叠滤波器设计：信号送到ADC之前要对信号进行抗混叠低通滤波器处理，防止高频分量信号被采样，产生频谱混叠，而影响给定较低频率信号的幅值分析。
为此设计了一个截止频率为15 kHz的四阶巴特沃斯低通滤波器作为抗混叠滤波器。
1.2 基⁃4时间抽取FFT
基⁃4时间抽取（Radix⁃4 Decimation In Time，DIT4）的FFT 算法思想是将长序列逐次分解为4个短序列，最后由短序列的DFT逐次合成长序列的DFT。
基⁃4时间抽取相比于基⁃2时间抽取，复数乘法的运算量减少，随之而来运算速度加快，因此这里采用基⁃4时间抽取。
基⁃4时间抽取FFT是将时域序列[x[k]]以前后两部分按奇偶顺序逐级抽取重新排列形成4个短序列，由此4个短序列的DFT合成的频域序列[X[k]]按自然顺序排列，故称为基⁃4时间抽取FFT。
设序列[x[k]]的长度为[N=4M，][M]为正整数。
则基⁃4时间抽取FFT计算公式为：
[Xm=X1m+WmNX2m+W2mNX3m+W3mNX4mXm+N4=X1m-jWmNX2m-
W2mNX3m+jW3mNX4mXm+2N4=X1m-WmNX2m+W2mNX3m-
W3mNX4mXm+3N4=X1m+jWmNX2m-W2mNX3m-jW3mNX4m]
式中：[m=0，1，2，…，N4-1；][X1m，X2m，X3m和X4m]分别是与[x[k]]按对4的余数顺序重新排列后的序列[x1k，][x2k，x3k]和[x4k]对应的[N4]点DFT。
由此可以得出DIT4⁃FFT的蝶形运算的信号流图，如图3所示。
图3 基⁃4时间抽取蝶形运算的信号流图
设采样率为[fs，]则第[fi=ifsN]频率点[Xi=ai+jbi，][i=0，1，2，…，N2-1]，则原信号所含该频率的分量[Si]为：
[Si=ai2+bi2N，i=0Si=Aicos2πfit+θi=2ai2+bi2Ncos2πifsNt+arctanbia i，]
[i=1，2，…，N2-1]
通过上式，可从采集的信号中提取出各频率点的幅度值，作为音频信号的分析结果。
1.3 软件设计和流程图
系统软件设计分为采样、量化、基⁃4 FFT、各频率分量幅值计算和液晶屏显示共5个部分。
其中片上ADC完成采样与量化，MCU完成基⁃4 FFT及幅值计算，液晶屏完成最终显示。
软件流程图如图4所示。
图4 软件流程图
软件采用“STM32F10xxx DSP Lib”的1 024点基⁃4 时间抽取FFT，该库的核心FFT算法采用的是汇编语言，速度快、效率高，一次1 024点FFT最快运算时间能达到1.768 ms，因此对整个系统影响很小，故采用之。
通过对基⁃4 FFT的分析，便可设计出幅值计算的算法。
模块代码如下：
ADC_Sample[count_flag++]=ADC_GetConversionValue（ADC1）； //转换结果存储
ft_asm_test（ADC_FFT_Out，ADC_Sample）；
//调用基⁃4 FFT 变换和幅值计算函数
void fft_asm_test（vu32 *OUT，vu32*IN）
{
cr4_fft_1024_stm32（OUT， IN， NPT）； //DSP LIB 1 024点FFT
fft_asm_powerMag（OUT）； //计算幅值
}
void fft_asm_powerMag（vu32*p）
{
for（i=0；i
{
AX=（*（p+i）>16； //复数实部
AY=（*（p+i）>>16）； //复数虚部
float X=NPT*（（float）AX）/32768；
float Y=NPT*（（float）AY）/32768；
float Mag=sqrt（X*X+Y*Y）/NPT； //取模
*（p+i）=（u32）（Mag*65535）；
//2*模值=对应频率真实幅值的量化值，因只需取前512有效点
}
}
2 系统测试
通过Matlab仿真测试与实际硬件电路测试比较，进而验证系统设计是否符合设计标准。
测试信号为单频信号和方波信号。
Matlab仿真结果和实际测试结果如图5，图6所示。
通过对比图5，图6看出，实际测试结果与仿真结果一致。
图5 Matlab仿真频谱
3 结语
本设计采用数字信号处理技术，在STM32内部完成了1 024点浮点型FFT计算，利用STM32运算速度快，功耗低的优势，实现了对音频信号的频谱分析。
由实验调试结果及测试数据可知，本设计能准确判断频率成分在20 Hz～10 kHz、幅值范围为0.1 mV～10 V 的输入信号的频谱，频率分辨力最高可达10 Hz。
系统对待测量信号2 s刷新一次并可实时显示。
不仅达到设计要求，还进一步提高了频率分辨力，增加了掉电存储回放显示及信号频谱显示的功能，扩展了数据的掉电存储与频谱显示的功能。
图6 实际观察到的频谱
参考文献
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