Individální projekty MPOA

Tato stránka je pouze pro čtení. Můžete si pouze prohlédnout zdrojový kód, ale ne ho měnit. Zeptejte se správce, pokud si myslíte, že něco není v pořádku.
====== Zadání ======


Sestavte zvukové rozhraní pro počítač pomocí procesoru STM32. Použijte knihovny pro třídu „USB Device Class for Audio Devices“. Implementujte zvukový výstup z PC vč. ovládání hlasitosti na vývojové desce STM32F4DISCOVERY. Doplňte o vstup z integrovaného MEMS mikrofonu. Projekt ve spolupráci s Audified
----

====== Úvod ======

Cílem tohoto projektu je vytvořit software a jednoduchý hardware pro zvolenou vývojovou desku, aby po připojení USB konektou k počítači, bylo toto zařízení identifikováno jako Audio Device a bylo přiřazeno jako zařízení pro audio vstup i výstup. Dále bude možné pomocí hardwarového tlačítka na desce možné zvolit funkci Mute pro úplné zeslabení výstupní hlasitosti odposlechu. Pomocí potenciometru bude možné měnit hlasitost odposlechu. Z pinu číslo 21 na desce bude odebíráno referenční napětí, které bude předřadným odporem omezeno na maximální bezpečné napětí pro AD převodníky desky a otáčením potenciometru bude regulováno napetí přivedené na vstup AD převodníku. 
----

====== Vývojový hardware ======

STM32F4 Discovery

{{:2015:cm4-math:stm32f4_discovery_board.jpg?300|}}

Key Features

    STM32F407VGT6 microcontroller featuring 32-bit ARM Cortex-M4F core, 1 MB Flash, 192 KB RAM in
    an LQFP100 package
    On-board ST-LINK/V2 with selection mode switch to use the kit as a standalone ST-LINK/V2 
    (with SWD connector for programming and debugging)
    Board power supply: through USB bus or from an external 5 V supply voltage
    External application power supply: 3 V and 5 V
    LIS302DL or LIS3DSH ST MEMS 3-axis accelerometer
    MP45DT02, ST MEMS audio sensor, omni-directional digital microphone
    CS43L22, audio DAC with integrated class D speaker driver
    Eight LEDs:
    LD1 (red/green) for USB communication
    LD2 (red) for 3.3 V power on
    Four user LEDs, LD3 (orange), LD4 (green), LD5 (red) and LD6 (blue)
    2 USB OTG LEDs LD7 (green) VBus and LD8 (red) over-current
    Two push buttons (user and reset)
    USB OTG FS with micro-AB connector
    Extension header for all LQFP100 I/Os for quick connection to prototyping board and easy probing

----

====== Software ====== 

Základní knihovny pro obsluhu desky a periferií jsou vygenerovány pomocí STM32CubeMX. Zde bylo zvoleno připojení přes FullSpeed USB jako Audio device. Obsluha příkazy pro audio přenos přes I2C1 a data jsou přenášena pomocí I2S2 v polovičním duplexním režimu. Dále jsou použity ADC 1 a 2 a hadrwarové tlačítko.




V hlavním souboru main.c probíha inicializace ADC převodníku, USB device audio class a audio kodeku pro přehrávání audio výstupu.

Použité knihovny v soubotu main.c

 <code c>
 #include "stm32f4xx_hal.h"
 #include "usb_device.h"
 #include "stm32f4xx_hal_adc.h"
 #include "cs43l22.h"
 #include "stm32f4_discovery_audio.h"
 </code>

 <code c>
    assert_param(IS_ADC_CHANNEL(sConfig->ADC_CHANNEL_1));
    
    hadc->Instance->SMPR2 &= ~ADC_SMPR2(ADC_SMPR2_SMP0, sConfig->Channel);
    
    hadc->Instance->SMPR2 |= ADC_SMPR2(sConfig->SamplingTime, sConfig->Channel);
    
    void ADC_Init(hadc);
    
    cs43l22_Init(DAC_CHANNEL_1, OUTPUT_DEVICE_SPEAKER, 60, AUDIO_FREQUENCY_48K);
    
    cmd = AUDIO_CMD_START;
 </code>

 <code c>
while (1)
  {
    if (channel==1)
        {assert_param(IS_ADC_CHANNEL(sConfig->ADC_CHANNEL_1));
         channel=0;
        }
    else
        {assert_param(IS_ADC_CHANNEL(sConfig->ADC_CHANNEL_2));
        channel=1;
        }
  /* USER CODE END WHILE */


  /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
 </code>

Nejprve je inicializován AD převodník a přiřazeným kanálem číslo jedna, který odpovídá převodníku ADC1. Na tento převodník je přivedeno napětí z potenciometru, který ovládá Volume přehrávání audio výstupu. Následně jsou přiřazeny patřičné parametry a vzorkovací frekvence.

Dále je inicializován audio kodek, kde je přiřazen výstupní pin na Jack 3.5 mm, zvolen typ výstupního zařízení, počáteční hlasitost v procentech a vrozkovací frekvence na 48 kHz. Stejná je vzorkovací frekvence AD převodníku a rychlost přenosu po USB.

Ve smyčče While je přepínán vstup mezi AD převodníky 1 a 2, takže je střídavě přijímán audio signál a snímáno nastavení Volume.





Hlavní část programu se provádí v souboru usbd_audio_if.c, která využívá další knihovny 
 
<code c>
#include "usbd_audio_if.h"
#include "stm32f4xx_hal_adc.h"
#include "usbd_audio.h"
#include "stm32f4_discovery_audio.h
</code>

Veškeré procesy se provádí při volání funkce AUDIO_AudioCmd_FS. K jejímu volání dochází při naplnění audio bufferu ''pbuf''. 

Je využito proměnných ze souboru main.c
 <code c>
  extern hadc;
  extern channel;
  extern cmd;
 </code>

 <code c>
 static int8_t AUDIO_AudioCmd_FS (uint8_t* pbuf, uint32_t size, uint8_t cmd)
 {  /* USER CODE BEGIN 2 */

  switch(cmd)
  {
    case AUDIO_CMD_START:

        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_0)==GPIO_PIN_RESET)
            {BSP_AUDIO_OUT_Play(pbuf, 16);
             cmd = AUDIO_CMD_PLAY;
            }
    break;

    case AUDIO_CMD_PLAY:

      
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_0)==GPIO_PIN_RESET)
        {
        if (mute=1)
           {
            mute=0;
           }
         else
           {
            mute=1;
           }
         BSP_AUDIO_OUT_SetMute(mute);
        }

    break;

    if (channel=0)
        vol = 100 * 0xFF / HAL_ADC_GetValue(hadc);
    else
        in = HAL_ADC_GetValue(hadc);

    USBD_AUDIO_DataOut(DEVICE_FS,AUDIO_OUT_EP);

    BSP_AUDIO_OUT_SetVolume(vol);

    pbuf = USBD_AUDIO_DataIn(DEVICE_FS,AUDIO_OUT_EP);
    cs43l22_Play(DAC1_CHANNEL_1, pbuf,8);
  }
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 2 */
}
/**
  * @brief  AUDIO_VolumeCtl_FS
  *         Controls AUDIO Volume.
  * @param  vol: volume level (0..100)
  * @retval Result of the operation: USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL
  */
static int8_t AUDIO_VolumeCtl_FS (uint8_t vol)
{
  /* USER CODE BEGIN 3 */
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 3 */
}
 </code>

Vstupními parametry funkce jsou označení audio bufferu, jeho velikost a příkaz pro audio zařízení ''cmd''. Nejprve je zařízení v ražimu Start, kde dojde k inicializaci všech periferií atd. Po stistku hardwarového tlačítka přechází do ražimu Play.
Když je zařízení v ražimu Play, pak při stisku tlačítka dochází k přepínácí režimu Mute.
Dále dojde k čtení hodnoty z AD převodníku pro zvolení hlasitosti přehrávání, respektive načtení audio vstupu druhého AD převodníku a nakonec jsou data ze vstupního bufferu s daty přijatých po USB přenesen do výstupního bufferu audio výstupu.

----

{{:2015:bez_nazvu.png?300|}}

Správce zařízení
----

{{:2015:bez_nazvu2.png?300|}}

Zařízení pro přehrávání
----


====== Závěr ======

Ze screenshotů je patrné že zařízení se po připojení k PC přihlásí jako audio zařízení pro přehrávání a je připraveno k přenosu dat. Kvůli střídavému čtení hodnot z AD převodníku 1 a 2 může docházet ke ztrátám některých vzorků, pokud by přepínání mezi čtením z převodníků probíhalo pomaleji než s frekvencí 48 kHz.

Bohužel při testech nebylo dosaženo požadované funkčnosti, což je zřejmě způsobeno špatnými parametry pro funkce obsluhující USB přenos. Program přechízi do režimu Play a funguje i Mute a Volume, ale do bufferu se nejspíše nedostávájí správná data. Dokumentace výrobce je absolutně nepřehledná a postrádá faktické informace o skutečném významu a formátu parametrů, takže notná část parametrů funkcí byla odhadnuta podle obsahu knihoven.
Individální projekty MPOA

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Nástroje pro stránku
