EEPW论坛

一、硬件介绍

1、产品特点

STM32H747I-DISCO开发板基于Arm的STM32H747XIH6微控制器拥有Cortex-M7内核(带双精度浮点单元，运行频率高达 480 MHz) 和 Cortex-M4内核(带单精度浮点单元，运行频率高达 240 MHz)的双核性能，板载配备2MB的Flash存储器和1MB的RAM、4英寸TFT LCD触摸显示屏(480x800) 具有MIPI DSI接口等；

规格参数

24 MHz 晶振(X1)，用于USB OTG HS PHY 和摄像头模块；

25 MHz 晶振(X2)，用于主时钟发生器和以太网 PHY；

32.768 kHz 晶体(X3)，用于RTC；

25 MHz 晶振(X4)，仅用于STLINK-V3E；

硬件框图

2、功能引脚示意图 / 原理图

主要原理图

二、功能配置

1、数字MEMS麦克风

硬件介绍

STM32H747I-DISCO板上的U21(MP34DT05-A) 是一款MEMS数字全向麦克风，默认通过PDM(脉冲密度调制)输出；

麦克风(配置对应焊桥)也可以连接到U12(WM8994ECS/R，音频编解码器)，音频编解码器为麦克风提供PDM时钟；

特性

单电源电压；低功耗；AOP：122.5 dBSPL；64db 信噪比；全向性灵敏度：-26 dBFS ±3 dB 的灵敏度；PDM 输出；

SAI 接口

SAI 接口是一种串行音频接口，具有灵活性高、配置多样等特点，可支持多种音频协议；可配置为支持 I2S 标准、LSB 或 MSB 对齐、PCM / DSP等协议，将音频模块配置为发送器时，SAI 接口可提供 SPDIF 输出；

MP34DT05-A 输出 1-bit PDM流，时钟频率通常为 1.024 MHz ~ 3.072 MHz； DFSDM 内部数字滤波器进行抽取，输出多比特 PCM；

抽取因子和对应的频率

硬件引脚连接

CLK → 连接到 STM32 的 PE2 (SAI4_CK1)；

DOUT → 连接到 STM32 的 PC1 (SAI4_D1)；

原理图

2、创建工程

1、工程配置

打开 STM32CubeMX ，选择创建 STM32H747I-DISCO 模板，进行相关配置；

配置SAI接口

48kHz单声道16bits

Data Size: 16 bits Slot Size: 16 bits Frame Length: 16 bits (1通道 × 16位 = 16位)

配置SAI时钟

PDM_CLK = 64× 采样率 = 64 × 48kHz = 3.072MHz

PDM_CLK = SAI_CLK / (2*(Mckdiv+1)) = 50Mhz / (2(7+1)) = 50 / 16 = 3.125Mhz ；

2、安装 PDM2PCM库

用户文档

PDM数字麦克风配置

PDM2PCM库具有从数字麦克风抽取和滤除脉冲密度调制(PDM)流的功能，用于将其转换为脉冲编码调制(PCM)信号输出流； PCM输出流以16位分辨率实现，默认用16 kHz的PCM 采样率。

需开启 CRC；

安装 PDM2PCM库 ：

PDM 转 PCM 需要 抽取，典型抽取因子为 64 (即每 64 个 PDM 比特 → 1 个 PCM 样点)

所需 PDM 比特数 = output_samples_number × 抽取因子 ； 所需 PDM 字节数 = (output_samples_number × 64 + 7) / 8 ≈ output_samples_number × 8

如果是 125 个 PCM 样点 ，并且抽取率为 64

则需要提供 125 × 64 = 8000 个 PDM bits

即 1000 字节 PDM 数据（8000 ÷ 8 = 1000）

PDM2PCM库 接口

通过pdm2pcm_glo.h 头文件和lib库文件 libPDMFilter_CM7_Keil_wc16.lib，使用PDM2PCM库；

运行流程图

三、代码编写

效果：通过板载MEMS麦克风采集外部的音频数据，并进行播放；

音频流配置为：48 kHz, 16-bit

主要相关代码

main.c：


#include "main.h"

static void SystemClock_Config(void);
static void Display_DemoDescription(void);
static void MPU_Config(void);
static void CPU_CACHE_Enable(void);

int main(void)
{

  MPU_Config();
  CPU_CACHE_Enable();
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();

  AudioRecord(); // 采集 + 播放

  while (1)
  {
    HAL_Delay(500);
  }
}


AudioRecord.c：

#define PCM_BLOCK_BYTES (AUDIO_IN_PDM_BUFFER_SIZE / 4)
extern AUDIO_ErrorTypeDef AUDIO_Start(uint32_t audio_start_address, uint32_t audio_file_size);
#define AUDIO_FREQUENCY           48000U		//48Khz
#define AUDIO_IN_PDM_BUFFER_SIZE  (uint32_t)(128*AUDIO_FREQUENCY/16000*2)
#define RECORD_BUFFER_SIZE        4096


static uint32_t AudioFreq[9] = {8000 ,11025, 16000, 22050, 32000, 44100, 48000, 96000, 192000};
ALIGN_32BYTES (uint16_t  RecPlayback[2*RECORD_BUFFER_SIZE]);
ALIGN_32BYTES (uint16_t  PlaybackBuffer[2*RECORD_BUFFER_SIZE]);
uint32_t VolumeLevel = 80;
uint32_t  InState = 0;
uint32_t  OutState = 0;
uint32_t *AudioFreq_ptr;
uint16_t playbackBuf[RECORD_BUFFER_SIZE*2];
BSP_AUDIO_Init_t  AudioInInit;
BSP_AUDIO_Init_t  AudioOutInit;

uint32_t playbackPtr;
uint32_t AudioBufferOffset;

typedef enum {
  BUFFER_OFFSET_NONE = 0,
  BUFFER_OFFSET_HALF,
  BUFFER_OFFSET_FULL,
}BUFFER_StateTypeDef;


void AudioRecord(void)
{
  uint32_t channel_nbr = 1;
  uint32_t x_size, y_size;

  AudioFreq_ptr = AudioFreq + 6; // 48Khz

  AudioOutInit.Device = AUDIO_OUT_DEVICE_AUTO;
  AudioOutInit.ChannelsNbr = channel_nbr;
  AudioOutInit.SampleRate = *AudioFreq_ptr;
  AudioOutInit.BitsPerSample = AUDIO_RESOLUTION_16B;	// 16bits
  AudioOutInit.Volume = VolumeLevel;

  AudioInInit.Device = AUDIO_IN_DEVICE_DIGITAL_MIC;
  AudioInInit.ChannelsNbr = channel_nbr;
  AudioInInit.SampleRate = *AudioFreq_ptr;
  AudioInInit.BitsPerSample = AUDIO_RESOLUTION_16B;
  AudioInInit.Volume = VolumeLevel;

  BSP_AUDIO_IN_Init(1, &AudioInInit);
  BSP_AUDIO_IN_GetState(1, &InState);

  BSP_AUDIO_OUT_Init(0, &AudioOutInit);
  BSP_AUDIO_OUT_SetDevice(0, AUDIO_OUT_DEVICE_HEADPHONE);

  BSP_AUDIO_IN_RecordPDM(1, (uint8_t*)&recordPDMBuf, 2*AUDIO_IN_PDM_BUFFER_SIZE);//采集
  BSP_AUDIO_OUT_Play(0, (uint8_t*)&RecPlayback[0], 2*RECORD_BUFFER_SIZE);//播放


  while (1)
  {
      HAL_Delay(100);
  }
}