51 开源180MHz-PWM-播放立体声音乐@STC32G12K128, USB-CDC实时传输音频
WAV播放程序使用说明
详情可见：
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1、简介
建议用户直接下载"Objects"里的"audio-play.hex"测试.下载时选择主频30MHz。
本WAV播放器使用STC32G12K128运行，MCU内部HIRC工作于30MHz，PLL到180MHz给PWM时钟，
6分频30MHz给CPU-系统时钟。
两路HS-PWM工作时钟为180MHz，PWM周期为4097，输出PWM频率大约为44KHz(与CD采样率44.1KHz相近)，占空比为12位。
本播放程序支持以下WAV文件的播放，由【STC-ISP|调试接口|播放WAVE】界面通过 USB-CDC 虚拟串口/就是串口下传音频数据：
支持PCM、ADPCM、A-Law：
支持16位无压缩（CD音轨）WINDOWS PCM格式，单声道或双声道采样率最高支持44.1KHz。
支持IMA-ADPCM格式，单通道或双通道采样率最高支持44.1KHz。
支持A-law(A率)格式，单通道或双通道采样率最高支持44.1KHz。
语音解码算法可能看似跟网上的有差异，但算法实际是一样的，我只是将其简化操作而已。各种算法可以网搜相关知识，但不在本文讨论之列。
2、输出滤波电路
输出PWM要经过低通滤波器获得光滑的模拟信号输出，请参考下图的电路：3阶巴特沃斯低通滤波器。
PWMA1P--P1.0
左声道，PWMA3P--P1.4
右声道。
左右声道完全一致，以左声道为例，PWM
信号经过R1
、R2
分压适当衰减后与C1
组成第一阶RC
低通滤波，将变化陡峭的PWM
的高频谐波滤除，再送到运放组成的二阶低通滤波电路滤波输出，就得到模拟信号，经过C4
隔直后得到交流信号，从3.5mm
的立体声插座输出。用户可以用SPWM
输出一个1000Hz
正弦波来评估其性能。
上图参数为对应16KHz
采样的输出，转折频率为不超过采样频率的一半即可。
要改成别的采样频率，则按比例改变电容即可，电阻不变。
注意：图中零件不是随便取的，是经过精心计算的，无源一阶低通、有源二阶低通的截止频率和
Q
值都不同，两者串联才能得到最终的输出响应。
模拟滤波器相关的知识不在本文讨论范畴，用户可以自行复习模拟电子技术基础的相关章节。
3、使用“屠龙刀三”核心板验证
本程序使用STC
公司的“屠龙刀三”核心板验证，用户可以自行修改到自己的系统上。
与“屠龙刀三”核心板的连接：
将上述的P1.0
、P1.4
、VCC
、GND
连接到核心板的对应焊盘即可，最好断开板上R107
、R108
两个0
欧姆电阻，避免其电路影响PWM
信号。
板上的P3.2
按键为播放键，P3.3
按键为停止键。P2.7
为每个采样解码时间指示（高电平时间），用示波器观察。P2.0
为播放指示灯，正在播放时输出低驱动LED
亮。P2.1
为CDC
接收数据包指示，每收到一包（64
字节）就取反一次，下传数据一块为1024
字节，分16
个包传输。
P2.4为MCU请求PC传输数据的提示，从请求开始P2.4输出高电平，之后收到第一包数据（64字节）输出低电平，用示波器观察。
4、下载程序
下载程序和CDC
通信均使用板上TYPE-C
接口实现。打开STC-ISP V6.92G
或更高版本。
打开程序文件，即打开"Objects"
里的"audio-play.hex"
文件。
用USB TYPE-C
延长线将“屠龙刀三”核心板与PC
连接，持续按下P3.2
按键，短按OFF
键释放，1
秒后释放P3.2
按键，STC ISP
就能自动识别到设备：
点击下载按钮，将程序下载到MCU
中。
5、播放设置
此时STC ISP
已能自动识别播放程序的CDC
通信口，下图的“扫描”里显示的就是CDC
串口。
点击“STC调试接口”，选择“播放Wave(P)”，见下图：
点击“打开Wave
”，选择要播放的Wave
文件。Wave
文件信息里会显示文件的重要信息：
文件格式，目前只支持：1-PCM
，6-A law
，17-IMA ADPCM
这3
种类型。
通道数：1
表示单声道，2
表示立体声。
采样率：不用解释。
采样位数：就是一个采样点的位数，用户不用关心。
数据大小：即声音的字节数。
设置数据发送模式里的“每个数据包的大小（字节）”为1024
。
勾选“第一包数据发送WAVE
文件信息”
选择“应答式发送”。
点击“发送Wave
数据”。
之后，按一下板上的P3.2
键开始播放，MCU
请求的第一个数据包为14
字节的上述文件信息，大端模式。Byte0
、Byte1
：WAV
类型，0x0001-->PCM
，0x0006-->A Law
，0x0011-->IMA ADPCM
。Byte2
：声道数，1
（单声道）或2
（立体声）。Byte3
：采样位数，用户不用理会。Byte4~Byte7
：采样率，Hz
。Byte8~Byte11
：数据长度（字节数）。Byte12~Byte13
：BLOCK
长度(ADPCM
使用)
。
后面请求发送的都是音频数据包，程序根据文件格式进行处理后送去PWM
播放出声音。
输出的声音要接功放和音箱才能听到传真度不错的音乐，使用32KHz
或44.1KHz
的采样格式，普通音响将难以分辨其与320Kbps
码率的MP3
的音质有啥差别。
6、通信查询速度适配
文件格式不同，采样率不同，就有不同的数据率，数据率越高，对通信的速度要求就越高。但是通信速度高，PC
的CPU
占用率就高，这必须要平衡一下。
点击串口助手“更多设设置”，在“响应接收时间（查询周期）”的输入框中，根据数据率输入合适的值，时间短通信速度快，但电脑PC
占用率会加大。
下面为参考的时间设置：PCM
采样率
响应接收时间
数据率44.1KHz 0ms 176.4KB/S 32KHz 1ms
或2ms 128KB/S 16KHz 4ms
或5ms 64KB/S
ADPCM
采样率
响应接收时间
数据率44.1KHz 5ms 44.1KB/S 32KHz 10ms 32KB/S 16KHz 10ms 16KB/S
A law
采样率
响应接收时间
数据率44.1KHz 2ms
或3ms 88.2KB/S 32KHz 4ms
或5ms 64KB/S 16KHz 10ms 32KB/S
最后，将HIFI
功放打开，8
寸迷宫式二单元书架箱安排上，将重低音开最大，听着圆润的歌声和直拍心口的重低音鼓，等待隔壁邻居来敲门！
30A-HSPWMA-播放立体声音乐-CDC实时传输音频流-180MHz.rar
