host速度 mtk usb_阿波羅 STM32F767 開發板資料連載第六十二章 USB 音效卡實驗
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1)實驗平臺：alientek 阿波羅 STM32F767 開發板2)摘自《STM32F7 開發指南(HAL 庫版)》關注官方微訊號公眾號，獲取更多資料：正點原子
第六十二章 USB 音效卡(Slave)實驗
上一章我們向大家介紹瞭如何利用 STM32F767 的 USB 介面來做一個 USB 讀卡器，本章我
們將利用 STM32F767 的 USB 來做一個音效卡。本章分為如下幾個部分：
62.1 USB 音效卡簡介
62.2 硬體設計
62.3 軟體設計
62.4 下載驗證
62.1 USB 音效卡簡介
ALIENTEK 阿波羅 STM32F767 開發闆闆載了一顆高效能 CODEC 晶片：WM8978，我們
可以利用 STM32F767 的 SAI 介面，控制 WM8978 播放音樂，同樣，如果結合 STM32F767 的
USB 功能，就可以實現一個 USB 音效卡。
同上一章一樣，我們直接移植官方的 USB AUDIO 例程，官方例程路徑：8，STM32 參考
資料STM32 USB 學習資料STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.2.0ProjectUSB_De
vice_ExamplesAUDIO，該例程採用 USB 同步傳輸來傳輸音訊資料流並且支援某些控制命令
(比如靜音控制)，例程僅支援 USB FS 模式(不支援 HS)，同時例程不需要特殊的驅動支援，
大多數作業系統直接就可以識別。
62.2 硬體設計
本節實驗功能簡介：開機的時候先顯示一些提示資訊，之後開始 USB 配置，在配置成功
之後就可以在電腦上發現多出一個 USB 音效卡。我們用 DS1 來指示 USB 是否連線成功，並在
液晶上顯示 USB 連線狀況，如果成功連線，DS1 會亮，此時，我們可以將耳機插入開發板的
PHONE 埠，聽到來自電腦的音訊訊號，同時通過兩個按鍵可以調節音量：按 KEY0 可以增
大音量，KEY2 可以減少音量。同樣我們還是用 DS0 來指示程式正在執行。
所要用到的硬體資源如下：
1) 指示燈 DS0 、DS1
2) KEY0 和 KEY2 兩個按鍵
3) 串列埠
4) LCD 模組
5) USB SLAVE 介面
6) WM8978
這幾個部分，在之前的例項中都已經介紹過了，我們在此就不多說了。這裡再次提醒大家，
P10 的連線，要通過跳線帽連線 PA11 和 D-以及 PA12 和 D+。
62.3 軟體設計
本章，我們在第五十二章 音樂播放器實驗(實驗 47)的基礎上修改，先開啟實驗 47 的工
程，在 HARDWARE 資料夾所在資料夾下新建一個 USB 的資料夾，同上一章一樣，對照官方
AUDIO 例子，將相關檔案拷貝到 USB 資料夾下。
然後，我們在工程裡面去掉一些不必要的程式碼，並新增 USB 相關程式碼，最終得到如圖 62.3.1
所示的工程：
圖 59.3.1 USB 音效卡工程截圖
可以看到，USB 部分程式碼，同上一章的在結構上是一模一樣的，只是.c 檔案稍微有些變化。
同樣，我們移植需要修改的程式碼，就是 USB_APP 裡面的這四個.c 檔案了。
其中 usb_bsp.c 和 usbd_usr.c 的程式碼，和上一章基本一樣，可以用上一章的程式碼直接替換即
可正常使用。
usb_desc.c 程式碼，同上一章不一樣，上一章描述符是大容量儲存裝置，本章變成了 USB 聲
卡了，所以直接用 ST 官方的就行。
最後 stm324xg_usb_audio_codec.c，這裡面的程式碼，是重點要修改的，該檔案是配合 USB
音效卡的 WM8994 底層驅動相關程式碼，官方 STM32F7xx 的板子，用的是 WM8994，而我們用的
是 WM8978，需要修改程式碼，修改後程式碼如下：
u8 volume=0;//當前音量vu8 audiostatus=0;//bit0:0,暫停播放;1,繼續播放vu8 saiplaybuf=0;//即將播放的音訊幀緩衝編號vu8 saisavebuf=0;//當前儲存到的音訊緩衝編號#define AUDIO_BUF_NUM100//由於採用的是 USB 同步傳輸資料播放//而 STM32 SAI 的速度和 USB 傳送過來資料的速度存在差異,比如在 48Khz 下,實//際 SAI 是低於 48Khz(47.991Khz)的,所以電腦送過來的資料流,會比 STM32 播放//速度快,緩衝區寫位置追上播放位置(saisavebuf==saiplaybuf)時,就會出現//混疊.設定儘量大的 AUDIO_BUF_NUM 值,可以儘量減少混疊次數. u8 *saibuf[AUDIO_BUF_NUM]; // 音訊緩衝幀 , 佔 用 內 存 數=AUDIO_BUF_NUM*AUDIO_OUT_PACKET 位元組 //音訊資料 SAI DMA 傳輸回撥函式void audio_sai_dma_callback(void) { if((saiplaybuf==saisavebuf)&&audiostatus==0){ SAI_Play_Stop();}else{saiplaybuf++;if(saiplaybuf>(AUDIO_BUF_NUM-1))saiplaybuf=0;if(DMA2_Stream1->CR&(1<<19)){DMA2_Stream1->M0AR=(u32)saibuf[saiplaybuf];//指向下一個 buf }else { DMA2_Stream1->M1AR=(u32)saibuf[saiplaybuf];//指向下一個 buf } }} //配置音訊介面//OutputDevice:輸出裝置選擇,未用到.//Volume:音量大小,0~100//AudioFreq:音訊取樣率uint32_t EVAL_AUDIO_Init(uint16_t OutputDevice, uint8_t Volume, uint32_t AudioFreq){ u16 t=0;for(t=0;t(AUDIO_BUF_NUM-1))t=0; if(t==curplay) //寫快取碰上了當前正在播放的幀,跳到下一幀{t++;if(t>(AUDIO_BUF_NUM-1))t=0; printf("bad position:%d",t);}saisavebuf=t;for(i=0;i這裡特別說明一下，USB AUDIO 我們使用的是 USB 同步資料傳輸，音訊取樣率固定為：
48Khz(通過 USBD_AUDIO_FREQ 設定，在 usbd_conf.h 裡面)，這樣，USB 傳輸過來的資料
都是 48Khz 的音訊資料流，STM32F767 必須以同樣的頻率傳輸資料給 SAI，以同步播放音樂。
但是，STM32F767 我們採用的是外部 25M 時鐘倍頻後分頻作為 SAI 時鐘的，在使能主時
鍾(MCK)輸出的時候，只能以 47.991Khz 頻率播放，稍微有點誤差，這樣，導致 USB 送過
來的資料，會比傳輸給 SAI 的資料快一點點，如果不做處理，就很容易產生資料混疊，產生噪
音。
因此，我們這裡提供了一個簡單的解決辦法：建立一個類似 FIFO 結構的緩衝陣列，USB
傳輸過來的資料全部存放在這些數組裡面，同時通過 SAI DMA 雙緩衝機制，播放這些數組裡
面的音訊資料，當混疊發生時(USB 傳過來的資料，趕上 SAI 播放的資料了)，直接越過當前
正在播放的陣列，繼續儲存。這樣，雖然會導致一些資料丟失(混疊時)，但是避免了混疊，保
證了良好的播放效果(聽不到噪音)，同時，陣列個數越多，效果就越好(越不容易混疊)。
以上程式碼 AUDIO_BUF_NUM 就是我們定義的 FIFO 結構陣列的大小，越大，效果越好，
這裡我們定義成 100，每個陣列的大小由音訊取樣率和位數決定，計算公式為：
(USBD_AUDIO_FREQ * 2 * 2) /1000
單位為位元組，其中 USBD_AUDIO_FREQ 即音訊取樣率：48Khz，這樣，每個陣列大小就
是 192 位元組。100 個數組，我們總共用了 19200 位元組。
audio_sai_dma_callback 函式是 SAI 播放音訊的回撥函式，完成 SAI 資料流的傳送(切換
DMA 源地址)，其他函式則基本都是在 usbd_audio_out_if.c 裡面被呼叫，這裡就不再詳細介紹
了。
最後在 main.c 裡面，我們修改 main 函式如下：
USB_OTG_CORE_HANDLE USB_OTG_dev;extern vu8 bDeviceState; //USB 連線 情況extern u8 volume; //音量(可通過按鍵設定)int main(void){u8 key;u8 t=0;u8 Divece_STA=0XFF; Cache_Enable(); //開啟 L1-Cache HAL_Init(); //初始化 HAL 庫 Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //設定時鐘,216Mhz delay_init(216); //延時初始化uart_init(115200); //串列埠初始化 LED_Init(); //初始化 LED KEY_Init(); //初始化按鍵 SDRAM_Init(); //初始化 SDRAM LCD_Init(); //初始化 LCD W25QXX_Init(); //初始化 W25Q256 PCF8574_Init(); //初始化 PCF8574 WM8978_Init(); //初始化 WM8978WM8978_ADDA_Cfg(1,0); //開啟 DACWM8978_Input_Cfg(0,0,0); //關閉輸入通道WM8978_Output_Cfg(1,0); //開啟 DAC 輸出my_mem_init(SRAMIN); //初始化內部記憶體池my_mem_init(SRAMEX); //初始化外部記憶體池my_mem_init(SRAMDTCM); //初始化 DTCM 記憶體池 POINT_COLOR=RED;//設定字型為紅色 LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Apollo STM32F4/F7");LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"USB Sound Card TEST");LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"[email protected]");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2016/8/10");LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY2:Vol- KEY0:vol+");POINT_COLOR=BLUE;//設定字型為藍色LCD_ShowString(30,160,200,16,16,"VOLUME:"); //音量顯示 LCD_ShowxNum(30+56,160,DEFAULT_VOLUME,3,16,0X80);//顯示音量LCD_ShowString(30,180,200,16,16,"USB Connecting...");//提示正在建立連線 USBD_Init(&USB_OTG_dev,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USR_desc,&AUDIO_cb,&USR_cb); while(1){ key=KEY_Scan(1);//支援連按if(key){ if(key==KEY0_PRES) //KEY0 按下,音量增加{volume++;if(volume>100)volume=100; }else if(key==KEY2_PRES)//KEY2 按下,音量減少{ if(volume)volume--;else volume=0;} EVAL_AUDIO_VolumeCtl(volume);LCD_ShowxNum(30+56,160,volume,3,16,0X80);//顯示音量delay_ms(20);} if(Divece_STA!=bDeviceState)//狀態改變了{if(bDeviceState==1){LED1(0);LCD_ShowString(30,180,200,16,16,"USB Connected ");//提示 USB 連線已經建立}else {LED1(1);LCD_ShowString(30,180,200,16,16,"USB DisConnected ");//提示 USB 連線失敗}Divece_STA=bDeviceState;}delay_ms(20);t++;if(t>10){t=0;LED0_Toggle;} } }此部分程式碼比較簡單，同上一章一樣定義了 USB_OTG_dev 結構體，然後通過 USBD_Init
初始化 USB，不過本章實現的是 USB 音效卡功能。本章我們保留了原例程(實驗 47)的 USMART
部分，同樣可以通過串列埠 1 設定 WM8978 相關引數。
其他部分我們就不詳細介紹了，軟體設計部分就為大家介紹到這裡。
62.4 下載驗證
在程式碼編譯成功之後，我們通過下載程式碼到阿波羅 STM32 開發板上，在 USB 配置成功後
(注意：USB 資料線，要插在 USB_SLAVE 埠！不是 USB_232 埠！另外，USB_HOST 接
口不要插任何外設！)，LCD 顯示效果如圖 62.4.1 所示：
圖 62.4.1 USB 連線成功
此時，電腦提示發現新硬體，並自動完成驅動安裝，如圖 62.4.2 所示：
圖 62.4.2 電腦找到 ALIENTEK USB 音效卡
等 USB 配置成功後，DS1 常亮，DS0 閃爍，並且在裝置管理器聲音、視訊和遊戲控制器
裡面看到多了 ALIENTEK STM32F4/F7 USB AUDIO 裝置，如圖 62.4.3 所示：
圖 62.4.3 裝置管理器找到 ALIENTEK USB 音效卡
然後，設定 ALIENTEK STM32F4/F7 USB AUDIO 為電腦的預設播放裝置，則電腦的所有
聲音都被切換到開發板輸出，將耳機插入阿波羅 STM32 開發板的 PHONE 埠，即可聽到來自
電腦的聲音。通過按鍵 KEY0/KEY2 可以增大/減少音量，預設音量設定的是 65，大家可以自己
調節(範圍：0~100)。