STM32音乐频谱分析要点.doc

STM32 音乐频谱分析2011-12-11 03:06:03|分类： 制作类 |标签： |举报 |字号大中小订阅 呵呵，在昨天的基础上，进行了改进。采样频率为12.3Khz，256点FFT。视频： 其实这玩意不难做，音频信号采集，我的方法是将电脑出来的信号用TDA2822放大，然后给单片机AD口，剩下就是软件上的了。 说起TDA2822，还是挺不错的一款功率放大芯片，本只想用来做信号放大用的，但baidu了下它和看它的数据手册，都多用来做小功率功放。 呵呵，那就也做一个吧。 TDA2822的典型应用电路如下： 这电路很普通，没什么特别，参数也不用调整，直接搭出来，就正常的工作。 接下来就是将放大后的信号给单片机，这里问题就来了，电路中C4，C5是干什么，给单片机的话要不要加？ 于是开始baidu，google，但没找到合适解答，于是翻了翻模电书，里面还真讲到功率放大器， TDA2822是OTL功放，输出电容起耦合作用，因为OTL功放在在静态时输出端都会有Vcc/2伏的输出，这样会搞坏喇叭，所以需要加个电容，隔离。单片机处理的话就不用输出电容了。 如果用示波器一看，结果就很明显，如下图，下面的信号是加了电容，上面是没加。 做好电路后理所当然的准备将功放输出端接到单片机上，但突然一想，不对啊，功放我给11.1V供电，那输出不就有5V左右电压？而STM32是3.3V！ 不烧了才怪！ 幸好TDA2822工作电压范围在1.812V间，所以就给它3.3V行了。 这样一来基本就没问题了。 第二个的输出电容还是保留，作个对比。 好了，接下来就是程序了。 首先就得确定采样率，就是间隔多久采一个点。 刚开始不是很懂，用的40kHz，也成，但要是做音频频谱分析没必要那么高了。 这里有些资料：音频的频率范围及表现力度音频的频率范围、音质的评价标准一般认为20Hz20kHz是人耳听觉频带，称为“声频”。这个频段的声音称为“可闻声”，高于20kHz的称为“超声”，低于20Hz的称为“次声“。 所谓声音的质量，是指经传输、处理后音频信号的保真度。目前，业界公认的声音质量标准分为4级，即： 数字激光唱盘CD-DA质量，其信号带宽为10Hz20kHz； 调频广播FM质量，其信号带宽为20Hz15kHz； 调幅广播AM质量，其信号带宽为50Hz7kHz； 电话的话音质量，其信号带宽为200Hz3400Hz。可见，数字激光唱盘的声音质量最高，电话的话音质量最低。 除了频率范围外，人们往往还用其它方法和指标来进一步描述不同用途的音质标准。 音频频率范围一般可以分为四个频段，即： 低频段（30150HZ）； 中低频段（30150HZ）； 中低频（150500HZ）； 中高频段（5005000HZ）； 高频段（500020kHZ）。30150HZ频段：能够表现音乐的低频成分，使欣赏者感受到强劲有力的动感。150500HZ频段：能够表现单个打击乐器在音乐中的表现力，是低频中表达力度的部分。5005000HZ频段：主要表达演唱者或语言的清淅度及弦乐的表现力。500020kHZ频段：主要表达音乐的明亮度，但过多会使声音发破。- 所以我选则12kHz左右的采样率。下面的DSP_Lib文件夹就是ST公司提供的DSP库。FFT，PID等都是用汇编写的。 将ST提供的FFT表加载到内存中，速度是快一些，1024点只需1.7ms左右，我觉得效率算是蛮高了。接下来就是代码了：#include #include #include stm32_dsp.h#include table_fft.h#include sys.h#include usart.h#include delay.h#include timer.h#include LED.h#include ADC.h#include 3264LED.h#define NPT 256 / FFT point#define FAST 1 /指示条下落速度 #define SLOW 50 /绿点下落速度#define STOP 35 /绿点停顿速度u16 TableFFT;u16 AD_Count=0;u16 time,time2;void powerMag(void); /计算幅值u32 Data_INNPT; /* Complex input vector */u32 Data_OUTNPT; /* Complex output vector */u32 lBUFMAGNPT/2; /* 保存幅值 */u16 Result64; /最终结果u8 Pos64=0; /绿点位置u8 Dot64=0; /记录每点停顿时间u32 TMP;int main(void)u16 i,k;s16 tmp; Stm32_Clock_Init(9); /系统时钟设置72Mhz delay_init(72); /延时初始化 Timer3_Init(5,7199); /0.6ms中断一次 LED显示 Timer4_Init(7,760); /约74us中断一次， AD采集 LED_Init(); LEDs_Init(); /点阵初始化 Adc_Init(); time=time2=0; AD_Count=0; while(1) cr4_fft_256_stm32(Data_OUT, Data_IN, NPT); /做256点fft运算 powerMag(); /算幅值 for(i=1;i65;i+) /点平移,去除静态波动 tmp=lBUFMAGi/2-5; /显示幅值为实际幅值的一半并减去5，这样效果较好 if(tmp31)tmp=31; if(tmp=Resulti-1) Resulti-1=tmp; /得到每列上绿点的高度 if(Resulti-1=Posi-1) Doti-1=0;Posi-1=Resulti-1; /更新绿点高度 for(i=0;i64;i+) for(k=0;k32;k+) /画红点 if(kFAST&Resulti=1) Resulti-; if(Doti=STOP) /停顿判断 if(timeSLOW&Posi=1) Posi-; Doti+; if(Doti=250)Doti=250; if(timeSLOW) time=0; if(time2FAST) time2=0; else time2+; /* Calculate powermag* 计算各次谐波幅值* 先将lBUFOUT分解成实部(X)和虚部(Y)，然后计算幅值(sqrt(X*X+Y*Y)*/void powerMag(void)s32 lX,lY;u32 i;float X,Y,Mag;for(i=0;i65;i+) /只显示64个点，所以计算得到前面65个点的幅值就行了。 lX = (Data_OUTi 16; lY = (Data_OUTi 16); X = (float)lX) /64; Y = (float)lY) /64; Mag = sqrt(X*X + Y*Y)/NPT; lBUFMAGi = (u32)(Mag * 65536);void TIM4_IRQHandler(void) /定时器4中断服务程序 约74us中断一次 ADC1-SQR3&=0XFFFFFFE0; /规则序列1ADC1-SQR3|=2; /通道2采集ADC1-CR2|=1DR;Data_INAD_Count=TMP255) AD_Count=0;TIM4-SR&=(1SR&0X0001) /溢出中断 oe=0; /关显示 for(i=0;i64;i+) /移出缓存区的上半屏一行数据 wr_595(SBFLinei); for(i=0;iODR