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基于STM32的WAV音频格式播放器.docx

发布时间：2022-06-15 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.20M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    正在做的项目中需要 STM32 从 SD 卡中读取语音文件进行播放，因此需要对 语音进行解码，刚开始就一直使用 Speex 的音频压缩格式，最近发现，在进行语 音格式转换时，我们不能很好地分析 spx 格式音频文件的文件头，这样就会导致 语音的播放出现问题。由于 WAV 采用 PCM 编码，音质也十分不错，于是考虑用 STM32 对 WAV 格式音频文件进行解码，上周末开始找资料和编程，其中也遇到了 不少问题，不过功夫不负有心人，最终还是顺利的跑起来了。先将资料和编程过 程整理成本文，供大家一起学习和进步。 WAV 文件格式是一种重要的用于存放声音文件的文件格式，尽管现在有 MP3，RAM 等压缩效率更高的声音文件格式，并且广泛被音乐文件所采用，但是又很多的应 用程序仍然采用 WAV 文件格式。由于 WAV 文件没有采用压缩技术，所以它的文件 很庞大，一般都在几 MB 以上。但也正是因为没有采用压缩技术，声音的采样数 据很容易被读出来，便于用作其他的处理。 废话不多说了，我们直接去解析 WAV 文件格式吧。 WAV 格式符合 RIFF（Resource interchange File Format）规范。所有的 WAV 都有一个头文件，这个头文件音频流的编码参数。 表 1、WAV 文件的文件头 接下来我们用已经编好的程序来读取一个 WAV 文件的文件头和数据块，看看各个 表 2、WAV 声音文件的数据块 内容都表示什么含义。
    图 1、WAV 源文件
    图 2、用 WinHex 软件解析 WAV 图 3、STM32 读取 WAV 的信息 头文件样例说明： Ø “52 49 46 46”这个是 Ascii 字符“RIFF”，这部分是固定格式，表明这是一个 WAVE 文件头。 Ø “24 33 AE 00”这个是我的 WAV 文件的数据大小，这个大小包括除了前面 4 个字节的所有字节，也就是等于文件总字节数减去 8。得到图 3 中的 11416356。 11416356+8=11416364Byte=10.88Mb。 Ø “57 41 56 45 66 6D 74 20”，也是 Ascii 字符“WAVEfmt”，这部分是固定 格式。以后是 PCMWAVEFORMAT 部分。 Ø “10 00 00 00”，这是一个 DWORD，对应数字 16，这个对应定义中的 PCMWAVEFORMAT 部分的大小，可以看到后面的这个段内容正好是 16 个字节。 当为 16 时，最后是没有附加信息的，当为数字 18 时，最后多了两个字节的 附加信息。
    Ø “01 00”，这是一个 WORD，对应定义为编码格式（WAVE_FORMAT_PCM 格式用 的就是这个）。 Ø “01 00”，这是一个 WORD，对应数字 1，表示声道数为 1，是个单声道 WAV， 当值为 2 时为立体声 WAV。 Ø “22 56 00 00”对应数字 22050，代表的是采样频率 220505，采样率（每秒 样本数）表示每个通道的播放速度。 Ø “44 AC 00 00”对应数字 44100，代表的是每秒的数据量，波形音频数据传 送数率，其值为通道数×每秒样本数×每个样本的数据位数/8。播放软件利 用此值可以估计缓冲区的大小。 Ø “02 00:”对应数字是 2，表示块对齐的内容。数据块的调整数（按字节算）， 其值为通道数×每个样本的数据位置/8.播放软件需要一次处理多个改值大 小的字节数据，以便将其值用于缓冲区的调整。 Ø “10 00”，此数值为 16，采样大小为 16bits，每样本数据位数，表示每个声 道中各个样本的数据位数。如果有多个声道，对每个声道而言，样本大小都 一样。 Ø “64 61 74 61”，这个是 Ascii 字符“data”，表示头结束，开始数据区域。 Ø “00 33 AE 00”，十六进制数是“0xAE3300”，对应十进制 11416320，是数 据区的开头以后的数据总数。 再往后就是真正的 WAV 文件数据体了，头文件分析到此。 常见的声音文件主要有两种，分别对应单声道（11.025KHz 采样率、8Bit 的 采样值）和双声道（44.1KHz 采样率、16Bit 的采样值）。采样率是指：声 音信号在“模->数”转换过程中单位时间内采样的次数。采样值是指每一次 采样周期内声音模拟信号的积分值。 对于单声道声音文件，采样数据位 8 位的短整数；而对于双声道立体声声音 文件，每次采样数据位一个 16 位的整数，高 8 为和低 8 位分别代表左右两 个声道。 WAVE 文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示样本。WAVE 文件是由 样本组织而成的。在单声道 WAVE 文件中，声道 0 代表左声道，声道 1 代表 右声道。在多声道 WAVE 文件中，样本是交替出现的。 PCM 数据的存放方式： 样本 1 样本 2 8 位单声道 0 声道 0 声道
    8 位立体声 0 声道（左）1 声道（右） 0 声道（左） 1 声道（右） 16 位单声道 0 声道低 0 声道高 0 声道低 0 声道高 16 位立体声 0 声道（左）低 0 声道(左)高 1 声道（右）低 1 声道（右）高 系统硬件组成比较简单，可以分为液晶显示，LED 指示，USB 输入，SD 卡， 电源供电，音频功放和按键等，如图 3-1 所示： 图 3-1 系统组成框图 SD 卡电路： SD 卡采用 SPI 驱动。 USB 电路：
    采用 SGM7222 做转换开关，识别 ID 的电压值来选择是作为 IAP 下载还是用 于 USB 接口 音频功放电路： 充电和系统电源：
    程序编写主要有三个部分：定时器初始化，DAC 初始化，定时器中断服务程序， WAV 播放程序。 定时器初始化： void Timerx_Init(u16 arr,u16 psc) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC->APB1ENR|=1<<1;//TIM3 时钟使能 TIM3->ARR=arr; //设定计数器自动重装值 TIM3->PSC=psc; //预分频器 7200，得到 10KHz 的计数时钟 TIM3->DIER|=1<<0; //允许更新中断
    TIM3->DIER|=1<<6; //允许触发中断 TIM3->CR1|=0x01; //使能定时器 3 //优先级设置 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } DAC 初始化： #include "dac.h" extern u16 digital; void MyDAC_Init(void)//DAC channel1 Configuration { unsigned int tmpreg1=0,tmpreg2=0; RCC->APB2ENR|=1<<2;//使能 PORTA 时钟 RCC->APB1ENR|=RCC_APB1Periph_DAC;//使能 DAC 时钟 GPIOA->CRL&=0XFFF0FFFF; GPIOA->CRL|=0X00040000;//PA4 浮空输入 tmpreg1=DAC->CR;//Get the DAC CR value tmpreg1&=~(CR_CLEAR_Mask<
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