[数字麦克风] 读STSW-STLKT01的AudioLoop例程看看AudioLoop是如何把麦克风数据通过DAC播放的

littleshrimp 2016-12-25 14:23 楼主

AudioLoop的主要代码都集成在main.c中

先来看main.c这个文件

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

#define AUDIO_CHANNELS 1

#define AUDIO_SAMPLING_FREQUENCY 48000

#define AUDIO_IN_BUF_LEN (AUDIO_CHANNELS*AUDIO_SAMPLING_FREQUENCY/1000)

#define AUDIO_OUT_BUF_LEN (AUDIO_IN_BUF_LEN*8)

AUDIO_CHANNELS定义了麦克风输入使用了1个通道

AUDIO_SAMPLING_FREQUENCY定义了输入和输出的采样率都是48KHz

AUDIO_IN_BUF_LEN定义了输入缓冲区的数据长度是48（1*4800/1000）

AUDIO_OUT_BUF_LEN定义了输出缓冲区的数据长度是384（48*8）

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

uint16_t PCM_Buffer[AUDIO_IN_BUF_LEN];

volatile int16_t audio_out_buffer[AUDIO_OUT_BUF_LEN];

PCM_Buffer用来存放DFSDM外设从麦克风读回的数据

audio_out_buffer用来存放让PCM1774播放的数据

/* Configure Audio Output peripheral (SAI) and external DAC */

BSP_AUDIO_OUT_Init(PCM1774_0, &PCM1774_X_0_handle, NULL, 20, AUDIO_SAMPLING_FREQUENCY);

BSP_AUDIO_OUT_SetVolume(PCM1774_X_0_handle, 20);

BSP_AUDIO_OUT_Init和BSP_AUDIO_OUT_SetVolume函数用来配置输出和通过I2C接口将配置信息发送至PCM1774 DAC

20是播放音量，范围是0~63

/* Configure Audio Input peripheral - DFSDM */

BSP_AUDIO_IN_Init(AUDIO_SAMPLING_FREQUENCY, 16, AUDIO_CHANNELS);

/* Start Microphone acquisition */

BSP_AUDIO_IN_Record(PCM_Buffer,0);

BSP_AUDIO_IN_Init配置麦克风的采样率和通道数

BSP_AUDIO_IN_Record用来启动录音

16在这个例程里无意义

/**

* @brief Transfer Complete user callback, called by BSP functions.

* @param None

* @retval None

void BSP_AUDIO_IN_TransferComplete_CallBack(void)

{

AudioProcess();

}

/**

* @brief Half Transfer Complete user callback, called by BSP functions.

* @param None

* @retval None

void BSP_AUDIO_IN_HalfTransfer_CallBack(void)

{

AudioProcess();

}

录音通过2个回调函数通知AudioProcess()处理程序

BSP_AUDIO_IN_HalfTransfer_CallBack表示读取了一半数据

BSP_AUDIO_IN_TransferComplete_CallBack表示读取了全部数据

这里的一半和全部是指DFSDM的DMA数据长度的一半和全部

在SensorTile_audio.c的BSP_AUDIO_IN_Record函数里

DMA的长度实际上是PCM_Buffer[]长度的2倍（SENSORTILE_AudioIn_Handler.Sampling_Freq / 1000 * 2）

uint8_t BSP_AUDIO_IN_Record(uint16_t* pbuf, uint32_t size)

{

int32_t counter = 0;

SENSORTILE_AudioIn_Handler.PCM_Data = pbuf;

for (counter = SENSORTILE_AudioIn_Handler.MicChannels; counter > 0; counter --)

{

if (HAL_OK != HAL_DFSDM_FilterRegularStart_DMA(&haudio_in_dfsdmfilter[counter-1],

(int32_t*) RecBuff[counter-1],

SENSORTILE_AudioIn_Handler.Sampling_Freq / 1000 * 2))

{

return AUDIO_ERROR;

}

return AUDIO_OK;

}

所以BSP_AUDIO_IN_HalfTransfer_CallBack和BSP_AUDIO_IN_TransferComplete_CallBack函数都返回一个完整的PCM_Buffer数组

所以2个函数都执行了AudioProcess()用来处理收到的音频数据

void AudioProcess(void)

{

/*for L4 PDM to PCM conversion is performed in hardware by DFSDM peripheral*/

static uint32_t IndexOut = 0;

static uint32_t AudioOutActive = 0;

uint32_t indexIn;

AudioProcess函数内有2个静态变量IndexOut和AudioOutActive和一个局部变量indexIn

IndexOut用来索引输出audio_out_buffer缓冲区

AudioOutActive用来标记是否启动了音频输出

（2个静态变量在下次进入函数时只留上一次设置的数据）

indexIn用来读取PCM_Buffer数据时使用

for(indexIn=0;indexIn<AUDIO_IN_BUF_LEN;indexIn++)

{

audio_out_buffer[IndexOut++] = PCM_Buffer[indexIn];

}

上边的for循环用来将整个PCM_Buffer的数据复制到audio_out_buffer

audio_out_buffer是一个双通道数组，奇数代表一个通道，偶数代表一个通道

可以看出两个通道使用了相同的数据

PCM_Buffer的长度是audio_out_buffer的1/8

所以要执行4次AudioProcess()函数才能填充到audio_out_buffer的一半

if(!AudioOutActive && IndexOut==AUDIO_OUT_BUF_LEN/2)

{

BSP_AUDIO_OUT_Play(PCM1774_X_0_handle,(uint16_t*)audio_out_buffer, AUDIO_OUT_BUF_LEN);

AudioOutActive=1;

}

当AudioOutActive不为1时也就是没有执行过BSP_AUDIO_OUT_Play函数时

和输出缓冲区的数据为整个缓冲区数据长度的一半时进入if语句

执行BSP_AUDIO_OUT_Play函数播放audio_out_buffer数组内的音频数据

这时SAI模块会从audio_out_buffer的第0个数据开始依次将数据发送到PCM1774 DAC

输出索引达到AUDIO_OUT_BUF_LEN时再从0开始反复循环

同时将AudioOutActive置1

在重启模块前不会再次进入上边的if判断也不会再执行BSP_AUDIO_OUT_Play函数

可以注意到if语句里判断的是IndexOut==AUDIO_OUT_BUF_LEN/2

而在BSP_AUDIO_OUT_Play函数中传递的长度却是AUDIO_OUT_BUF_LEN

audio_out_buffer的后半部分的数据不是还没有赋值吗？

现在是这样的

别忘了还有BSP_AUDIO_IN_TransferComplete_CallBack和BSP_AUDIO_IN_HalfTransfer_CallBack函数

它们还在不断的把数据通过AudioProcess的for循环把采集到的麦克风数据填充到audio_out_buffer数组

因为音频输入和输出的采样率是一样的

所以在SAI模块还没有播放到audio_out_buffer的1/2位置时后边的数据已经准备好了

当SAI模块播放audio_out_buffer的后半部分数据时前边的数据又更新了

if(IndexOut==AUDIO_OUT_BUF_LEN)

{

IndexOut=0;

}

这个if用来判断IndexOut索引是否达到了audio_out_buffer缓冲区的结尾

如果到了再从audio_out_buffer的0处填充

就这样反反复复读取播放，我们就能听到麦克风传来的数据了

另外还有一点疑问

从DFSDM模块读取到PCM_Buffer的数据是int16_t，有符号数据

void HAL_DFSDM_FilterRegConvHalfCpltCallback(DFSDM_Filter_HandleTypeDef *hdfsdm_filter)

{

uint32_t i, j = 0;

if (hdfsdm_filter == &haudio_in_dfsdmfilter[0])

{

for(j=0; j < SENSORTILE_AudioIn_Handler.MicChannels; j ++)

{

for (i = 0; i < SENSORTILE_AudioIn_Handler.Sampling_Freq / 1000; i++)

{

SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].Z = ((RecBuff[j][i] >> 8) * AudioInVolume) >> 7;

SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].oldOut = (0xFC * (SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].oldOut + SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].Z - SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].oldIn)) / 256;

SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].oldIn = SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].Z;

SENSORTILE_AudioIn_Handler.PCM_Data[i * SENSORTILE_AudioIn_Handler.MicChannels + j] =SaturaLH(SENSORTILE_AudioIn_Handler.HP_Filters[j].oldOut, -32760, 32760);