基于STM32的DAC音频输出实验-凡亿课堂

STM32f103ZET6最小系统板

TDA2030音频功放模块

小音箱或者小喇叭

按键

软件资源：

定时器模块

DAC模块

音频文件生成软件：

朗读女：生成简短的WAV文件

WavToC：把WAV文件转化为二进制文件

实现目标：

通过按键控制，DAC输出短提示语音频

硬件连接：

核心板	TDA2030模块	TDA2030模块	喇叭（不分）
VCC5V	VCC	GND	接线1
GND	GND	OUT	接线2
PA4(DAC)	IN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

一、音频二进制文件生成
1、朗读女的使用
这里只做简要的使用说明，更多的我也没有使用太多，伙伴们可以百度哈。大家可以网上下载或者在后面我留的地址里面下载，直接点击安装即可，安装完成后打开软件，界面如下图所示。

默认是有两种发音声音，大家可以在网上下载自己喜欢的声音，http://www.443w.com/tts/?post=2，打开此网址或者直接点击红框中的下载发音人，只需要在输入框输入我们想要的语音就可以了。

点击生成声音文件，选择我们要保存的路径，可以随意选，自己要记住哈。

选择WAV文件格式，点击开始生成，等待提示完成之后，我们的语音就生成啦，软件默认生成的是16bit、16K采样率的语音

2、WavToC的使用

打开WavToC软件，导进来我们刚才生成的WAV文件，有几个音频的关键参数需要注意，采样速率、输出采样率、输出压缩级别，采样率、采样位宽是从WAV生成软件设置而来的，输出采样率跟采样速率有关系，一般满足奈奎斯特采样定律

奈奎斯特采样定理：奈奎斯特采样定理解释了采样率和所测信号频率之间的关系，阐述了采样率fs必须大于被测信号感兴趣最高频率分量的两倍。该频率通常被称为奈奎斯特频率fN。

fs>2*fN

WAV文件的采样频率为16K理论上，输出采样频率应该<8000，所以可以选择6400或者8000，大家可以试试不同的采样率下声音的还原效果，我选择的是6400的输出采样率，还原度还是挺高的。

接下来点击生成代码，右边转换输出框里面已经出现我们需要的代码，只需要把代码拷贝过去到我们已经有的工程文件，或者保存为.h文件，直接包含进我们的工程。

下面对生成的代码进行一点简要的分析：下面几点也是我们程序设计需要关注的几点，采样率6400，那么如何来实现呢，软件代码生成的时候也给我们进行了说明，只需要配置我们的定时器周期为156us，开启定时器中断，156us中断一次。f = 1/156us = 6410HZ,大约是6400，还给出了函数原型，我们只需要按照这个说明编写函数就可以啦。

二、软件实现

明白了原理之后，软件实现就比较简单了，我们只需要配置DAC和定时器就可以啦。

1、我这里使用的是定时器3，关于定时器的配置如下，分频系数，周期有参数传入确定，向上计数模式。

2、STM32 DAC输出配置

STM32F103ZET6 的 DAC 通道 1 在 PA4 上，所以，我们先要使能 PORTA 的时钟，然后设置 PA4 为模拟输入。DAC 本身是输出，但是为什么端口要设置为模拟输入模式呢？因为一但使能 DACx 通道之后，相应的 GPIO 引脚（PA4 或者 PA5）会自动与 DAC 的模拟输出相连，设置为输入，是为了避免额外的干扰。
STM32 的 DAC 模块(数字/模拟转换模块)是 12 位数字输入，电压输出型的 DAC。DAC 可以配置为 8 位或 12 位模式，也可以与 DMA 控制器配合使用。DAC 工作在 12 位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC 模块有 2 个输出通道，每个通道都有单独的转换器。在双DAC 模式下， 2 个通道可以独立地进行转换，也可以同时进行转换并同步地更新 2 个通道的输出。DAC 可以通过引脚输入参考电压 VREF 以获得更精确的转换结果。STM32 的 DAC 模块主要特点有：
① 2 个 DAC 转换器：每个转换器对应 1 个输出通道
② 8 位或者 12 位单调输出
③ 12 位模式下数据左对齐或者右对齐
④ 同步更新功能
⑤ 噪声波形生成
⑥ 三角波形生成
⑦ 双 DAC 通道同时或者分别转换
⑧ 每个通道都有 DMA 功能
代码配置如下：

为什么是选择8bit对齐模式，而不是12位呢，这就和我们生成的语音文件数据格式有关系啦，生成的是8bit模式的文件，所以这里选择8bit对齐模式。

3、定时器，DAC输出已经配置完成了，接下来编写我们的语音播放功能函数，只需要在定时器中断中调用即可，功能函数如下，只需要将函数放到中断里面调用，功能函数中，我们只需要把语音文件数组输出到DAC中，就可以了，播放完成之后关闭中断，关闭DAC输出，避免干扰杂音出现。

三、音频功率放大器TDA2030介绍

仅仅依靠DAC输出的电压驱动能力是很弱的，需要功放来对信号进行功率放大，才能够驱动喇叭，要是手头没有功放模块的话，耳朵凑近喇叭，要很近很近哦，说不定能够听到微弱的声音，哈哈，小飞哥第一次就是没有功放，开始怎么调都没输出声音，最后恍然大悟般想到了驱动能力问题。。。。。。

1、模块图片：

模块参数：

1）、单声道18W功放电路设计

2）、板载喇叭接线座

3）、板载10K可调电阻，可以调节放大的音量

4）、板载电源指示灯

5）、芯片主要的引脚已经引出，可以直接输入音频信号

6）、工作电压：6～12V

2、TDA2030音频功放芯片介绍

资料链接：https://www.chip37.com/scp/TDA2030#catalog10

TDA2030A音频功放电路，常采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。如图所示，按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。意大利SGS公司、美国RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同类产品生产，虽然其内部电路略有差异，但引出脚位置及功能均相同，可以互换。