WAV和WM8978

文章目录

WAV
- 简介
- 组成
- - RIFF Chunk
  - Format块
  - Fact Chunk
  - Data Chunk
- 数据
WM8978
- 特点
- 接口
- 寄存器（9位）
- 初始化
- - 初始化WM8978
  - 初始化I2S
  - 解析WAV文件
  - 设置DMA
  - 编写DMA传输完成中断服务函数
  - 开启DMA传输填充数据
代码

WAV

简介

WAVE文件是最常用的数字化声音文件格式之一
扩展名为 .wav 符合RIFF文件规范
适用Windows平台
支持MS ADPCM 、CCITT A LAW等压缩运算法
支持多种音频数字取样频率和声道
（MS ADPCM 针对16bit或更高声音波形数据的一种有损压缩算法，它将声音流中每次采样的16bit数据以4bit存储即压缩比1:4，ADPCM针对连续的波形数据，保存波形的变化情况，已达到描述整个波形的目的
CCITT A LAW 彩铃格式 A率压缩算法
）

组成

WAV由若干Chunk组成
包括①RIFF WAV Chunk 、②Format Chunk、③Fact Chunk和④Data Chunk
各部分由块标识符（4ASCLL）、数据大小和数据三部分组成

RIFF Chunk

//RIFF块
typedef_packed struct
{u32 ChunkID；u32 ChunkSize；   //集合大小 文件总大小8u32 Format;           //集合大小 WAVE 即0X45564157
}ChunkRIFF；

Format块

//fmt 块
typedef _packed struct
{u32 ChunkID;                 //chunk id  固定fmt ，即0X2074D66u32 ChunkSize;             //子集合大小u16 AudioFormat;          //音频格式 表示线性PCMu16 NumOfChannels;    //通道数量 1：单声道 2：双声道u32 SampleRate;          //采样率0X1F40 表示8Khzu32 ByteRate;               //字节速率 =采样率*通道数*（ADC位数/8）u16 BlockAlign;             //块对齐（字节）u16 BitsPerSamples;    //单个采样的位数 16位PCM 设置为16u16 ByteExtraData;        //附加数据字节2个
}ChunkFMT;

Fact Chunk

非PCM格式的文件中一般会在Format结构后加入一个FACT块

typedef _packed struct
{u32 ChunkID ;    //chunk id u32 ChunkSize;  //子集合大小 这里为4u32 DataFactSize; //数据转换为PCM格式后的大小
}ChunkFACT；

Data Chunk

typedef _packed struct
{
u32 ChunkID; //chunk id 固定为data 即0X61746164
u32 ChunkSize; //子集合大小
}ChunkDATA;

数据

每个取样为4或6个字节低字节在前高字节在后
得到WAV数据经I2S传输到WM8978

WM8978

全功能音频处理带有HIFI级数字信号处理内核
输出功率达0.9W

特点

I2S接口支持最高192K 24bit音频播放
DAC信噪比98DB ADC信噪比90DB
支持无电容耳机驱动扬声器输出麦克风输入左右声道音量独立调节 5路EQ调节

接口

通过I2S接口同MCU进行音频数据传输通过两线（MODE=0，即IIC接口）或三线（MODE=1）接口进行配置
4个引脚组成
ADCDAT： ADC数据输出
DACDAT：DAC数据输入
LRC：数据左右对齐时钟
BCLK ：位时钟用于同步
数据传输协议：

数据在跟随LRC传输的BCLK的第二个上升沿传输MSB 其他位一直到LSB按顺序传输
LRC频率就是音频信号的采样率
对于STM32F4 提供MCLK时钟频率必须等于256fs 也就是音频采样率的256倍

寄存器（9位）

R0寄存器

用于控制WM8978的软复位写任意值到该寄存器地址可实现软复位

R1寄存器：

第三位设置为1 使模拟部分的放大器工作

R2寄存器：

R3寄存器：

ROUT1EN 和 LOUT1EN设置为1 使能耳机 SLEEP=0 进入正常工作模式

R4寄存器：
WL设置字长 00表示16位音频 10表示24位音频 FMT用于设置I2S音频数据格式 10即为飞利浦模式
R6寄存器：
MCLK和BCLK都来自STM32F4

R10寄存器：

SOFTMUTE设置为0 关闭软件静音
DACOSR128设置为1 DAC得到最好的SNR

R49寄存器

音量大小：SPKBOOST
TSDEN：过热保护

R50 R51：左右声道

需要将左右声道DAC输出接入左右声道混合器里面

R52 R53寄存器

设置耳机输出的左右声道

初始化

初始化WM8978

即配置WM8978 的寄存器

初始化I2S

使能SPI_I2SCFGR 寄存器设置I2S模式 I2S标准使能I2S外设

解析WAV文件

获取音频信号采样率和位数并设置I2S时钟分频器

设置DMA

F4具有双缓冲机制设置为双缓冲循环模式外设和存储器都是16位宽开启DMA传输完成中断

编写DMA传输完成中断服务函数

音频数据流进入DMA 每一个缓冲数据发送完后硬件自动切换为下一个缓冲同时进入中断服务函数
填充数据到发送完的这个缓冲

开启DMA传输填充数据

开启DMA传输及时填充WAV数据到DMA的两个缓冲区

代码

u8 WM8978_Init(void)
u8 res;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHBlPeriph_GPIOC, ENABLE);
//使能外设GPIOB,GPIOC时钟
//PB12/13 复用功能输出
GPIO InitStructure.GPIO_Pin = GPIO Pin 12 I GPIO Pin 13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_l00MHz;//100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
//PC2/PC3/PC6复用功能输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 I GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_lOOMHz;//100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPdUP;//上拉
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSourcel2,GPIO_AF_SPI2);//PB12,AF5 I2S_LRCK
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSourcel3,GPIO_AF_SPI2):;//PB13,AF5 I2S_SCLK
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI2);//PC3 ,AF5 I2S DACDATA
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_SPI2):;//PC6 ,AF5 I2S MCK
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource2,GPIO_AF6_SPI2); //PC2 ,AF6 I2S_ADCDATA I2S2ext_SD是AFIIC_Init();//初始化IIC接口
res=WM8978_Write_Reg(0,0);
//软复位WM8978
if(res)return 1;
//发送指令失败,WM8978异常
//以下为通用设置
WM8978_Write_Reg(1,0X1B);//R1,MICEN设置为1(MIc使能),BIASEN设置为1（模拟器工作),VMIDSEL[1:0]设置为:11(5K)
WM8978_Write_Reg(2,0X1B0); //R2,ROUT1,LOUT1输出使能(耳机可以工作),BOOSTENR,BOOSTENL使能
WM8978_Write_Reg(3,0X6C);//R3,LOUT2,ROUT2输出使能(喇叭工作),RMIX,LMIX使能
WM8978_Write_Reg(6,0);
//R6,MCLK由外部提供
WM8978_Write_Reg(43,1<<4);
//R43,INVROUT2反向,驱动喇叭
WM8978_Write_Reg(47,1<<8);
//R47设置,PGABOOSTL,左通道MIC获得20倍增益
WM8978_Write_Reg(48,1<<8);
//R48设置,PGABOOSTR,右通道MIC获得20倍增益
WM8978_Write_Reg(49,1<<1);
: //R49,TSDEN,开启过热保护
WM8978_Write_Reg(10,1<<3);
//R10,SOFTMUTE关闭,128x采样,最佳SNR
WM8978_Write_Reg(l4,l<<3);
//R14,ADC 128x采样率
return 0;
｝

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