X-CUBE-USB-AUDIO 资料篇②——AUD_Streaming10 USB音频设备扩展应用

末蓝、 2022-09-02 11:54 179阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、X-CUBE-USB-AUDIO扩展包
 *  二、AUD\_Streaming10 USB设备音频扩展应用程序
 *  三、程序配置
 *   *  3.1 音频配置
     *  3.1 其他配置
     *  3.2工程配置
 *  四、目录内容
 *  五、项目工程

# 一、X-CUBE-USB-AUDIO扩展包 #

> STM32Cube的STM32 USB设备音频流软件扩展，由ST提供  
> 请参阅[X-CUBE-USB-AUDIO ST站点][X-CUBE-USB-AUDIO ST]

**X-CUBE-USB-AUDIO扩展包**包括`STM32F446E-EVAL`和`STM32F769IDISCOVERY`板的库和应用示例，用作USB扬声器和录音机。

**X-CUBE-USB-AUDIO扩展包**可扩展；它允许为其他STM32设备和板开发USB音频应用程序。

**主要特征**

*  符合USB 2.0音频1.0级标准
 *  USB音频流播放和录制
 *  播放采样率：96 kHz（用于高保真音频）、48 kHz和44.1 kHz
 *  播放音频分辨率：24位（用于高保真音频）和16位
 *  基于反馈的同步播放
 *  记录采样率：96 kHz（用于高保真音频）、48 kHz、44.1 kHz和16 kHz
 *  录制音频分辨率：24位（用于高保真音频）和16位
 *  录制和回放都支持在编译阶段设置的多个采样率
 *  录制和播放都支持多频率：在运行时根据主机请求在采样率之间切换
 *  录音和播放都支持静音和音量控制

# 二、AUD\_Streaming10 USB设备音频扩展应用程序 #

> 此应用程序是使用STM32Cube固件的USB音频流扩展包的一部分。它描述了如何基于STM32F446xx设备上音频流（输出：扬声器/耳机，输入：麦克风）功能的音频类实现来使用USB设备应用程序。

它遵循USB实施者论坛定义的“音频设备的通用串行总线设备类定义1.0版本，1998年3月18日”，用于通过USB FS设备重新编程应用程序。

按照此规范，只支持全速USB模式（不支持高速）。

大多数操作系统都支持这个类：不需要特定的驱动程序设置。

这是一个关于如何使用STM32F446xx USB OTG设备外设和SAI外设将音频数据从USB主机传输到STM32446E-EVAL板上实现的音频编解码器的高级应用程序。

*  `HAL_Init()`函数重置所有外围设备，初始化闪存接口和systick。
 *  `SystemClock_Config()`函数，用于将系统时钟（SYSCLK）配置为以168MHz的频率运行。选择该值以从主PLL驱动USB时钟。

# 三、程序配置 #

## 3.1 音频配置 ##

`usb_audio_user.h`

*  `USE_USB_FS`
 *  `USE_USB_AUDIO_CLASS_10`
 *  `USE_USB_AUDIO_PLAYBACK`
 *  `USE_USB_AUDIO_RECORDING`
 *  `USE_AUDIO_MEMS_MIC`: 使用PDM MEMS麦克风（最大支持频率48KHZ）
 *  `USE_AUDIO_DUMMY_MIC`: 要使用虚拟麦克风而不是mems麦克风，它发送零数据包，模拟支持96KHZ的麦克风。为了发送96khz频率的虚拟数据，请确保`USB_AUDIO_CONFIG_RECORD_USE_FREQ_96_K`设置为1，`USB_AUDIO_CONFIG_RECORD_FREQ_MAX`设置为96K而不是48K

## 3.1 其他配置 ##

`usb_audio_user_cfg.h`

*  `USB_AUDIO_CONFIG_PLAY_RES_BIT/USB_AUDIO_CONFIG_PLAY_RES_BYTE`: 支持24位或16位音频。
 *  `USE_AUDIO_PLAYBACK_USB_FEEDBACK`: 在播放中激活反馈
 *  `USE_AUDIO_TIMER_VOLUME_CTRL`: 在低优先级的定时器中处理播放中的音量变化，这样可以减少音量变化时出现的故障
 *  `USB_AUDIO_CONFIG_RECORD_RES_BIT/USB_AUDIO_CONFIG_RECORD_RES_BYTE`: 支持24位音频录制
 *  `USE_AUDIO_RECORDING_USB_IMPLICIT_SYNCHRO`: 在MEMS话筒中使用隐式同步器
 *  `USE_AUDIO_RECORDING_USB_NO_REMOVE`: 增强录制的音频质量，当编解码器采样率高于USB率时，会向主机发送额外的样本（避免删除样本）

## 3.2工程配置 ##

4个工程配置

*  `STM32446E-EVAL_USB_PLAYER`: 支持24位回放，并支持反馈同步。
 *  `STM32446E-EVAL_USB_RECORDER`: MEMS录音器，支持16KHZ、48KHZ音频。可添加48KHZ以下的其他频率。
 *  `STM32446E-EVAL_USB_AUD_DUM_RECORDER`: 支持音频16KHZ、44.1KHZ、48KHZ和96KHZ的USB音频虚拟记录器。
 *  `STM32446E-EVAL_USB_AUD_ADVANCED`: 支持24位播放和录制，并支持反馈同步播放。

# 四、目录内容 #

*  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/main.h`，main program header file
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/stm32f4xx_hal_conf.h`，HAL configuration file
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/stm32f4xx_it.h`，interrupt handlers header file
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/usb_audio_user_cfg.h`，user options for the project
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/usb_audio.h`，Macros for the project
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/usb_audio_constants.h`，list useful constants
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/audio_user_devices.h`，如果用户更改扬声器或麦克风，则要修改的文件
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/usbd_conf.h`，USB device driver Configuration file
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Inc/usbd_desc.h`，USB device AUDIO descriptor header file
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/audio_mic_node.c`，Mic node implementation
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/audio_speaker_node.c`，Speaker node implementation
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/main.c`，Main program
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/stm32f4xx_it.c`，Interrupt handlers
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/system_stm32f4xx.c`，STM32F4xx system clock configuration file
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/usbd_conf.c`，General low level driver configuration
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/usbd_desc.c`，USB device AUDIO descriptor
 *  `USB_Device/AUD_Streaming10/Src/stm32f4xx_hal_msp.c`，Timer for playback volume change handling msp init

主要客制化文件

*  `USB_Device\Extension\Drivers\BSP\Components\wm8994\wm8994_ex.c`，Customized wm8994.c
 *  `USB_Device\Extension\Drivers\BSP\Components\wm8994\wm8994_ex.h`，Customized wm8994.h
 *  `USB_Device\Extension\Drivers\BSP\STM32446E_EVAL\stm32446e_eval_audio_ex.h`，Customized stm32446e\_eval\_audio.h
 *  `USB_Device\Extension\Drivers\BSP\STM32446E_EVAL\stm32446e_eval_audio_ex.c`，Customized stm32446e\_eval\_audio.c

# 五、项目工程 #

*  `STM32F446E-EVAL_UAC10-PLAY`: to use STM32 board as USB speaker
 *  `STM32F446E-EVAL_UAC10-REC`: to use STM32 board as USB microphone
 *  `STM32F446E-EVAL_UAC10-ADV`: to use STM32 board as USB speaker and USB microphone
 *  `STM32F446E-EVAL_UAC10-DUM`: to use STM32 board as USB microphone , that returns only zero padded packets. however it supports wide range of frequencies(96KHZ).

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[X-CUBE-USB-AUDIO ST]: https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/mcu-mpu-embedded-software/stm32-embedded-software/stm32cube-expansion-packages/x-cube-usb-audio.html#overview