STM32音樂頻譜分析報(bào)告

1、STM32音樂頻譜分析2011-12-11 03:06:03|分類：制作類| 標(biāo)簽：|舉報(bào)|字號(hào)大中小 訂閱呵呵，在昨天的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)。采樣頻率為12.3Khz，256點(diǎn)FFT視頻:TDA2822放大，然后給單片機(jī) AD 口，剩下就是軟件其實(shí)這玩意不難做，音頻信號(hào)采集，我的方法是將電腦出來的信號(hào)用上的了baidu 了下它和看它的數(shù)據(jù)手冊(cè),說起TDA2822,還是挺不錯(cuò)的一款功率放大芯片，本只想用來做信號(hào)放大用的，但 都多用來做小功率功放。呵呵，那就也做一個(gè)吧。TDA2822的典型應(yīng)用電路如下:C3亠100 yiF2INPUT1 OINPUT2 O_R210k±lC2100 uF

2、這電路很普通，沒什么特別，參數(shù)也不用調(diào)整，直接搭出來，就正常的工作。接下來就是將放大后的信號(hào)給單片機(jī)，這里問題就來了，電路中C4, C5是干什么，給單片機(jī)的話要不要加？于是開始baidu，google，但沒找到合適解答，于是翻了翻模電書，里面還真講到功率放大器，TDA2822是OTL功放，輸出電容起耦合作用，因?yàn)镺TL功放在在靜態(tài)時(shí)輸出端都會(huì)有Vcc/2伏的輸出，這樣會(huì)搞壞喇叭,所以需要加個(gè)電容，隔離。單片機(jī)處理的話就不用輸出電容了。如果用示波器一看，結(jié)果就很明顯，如下圖，下面的信號(hào)是加了電容，上面是沒加。做好電路后理所當(dāng)然的準(zhǔn)備將功放輸出端接到單片機(jī)上，但突然一想，不對(duì)啊，功放我給11.1V

3、供電，那輸出不就有5V左右電壓？而STM32是 3.3V ！ 不燒了才怪！幸好TDA2822工作電壓范圍在1.812V間，所以就給它3.3V行了。這樣一來基本就沒問題了GND第二個(gè)的輸出電容還是保留，作個(gè)對(duì)比。好了，接下來就是程序了。首先就得確定采樣率，就是間隔多久采一個(gè)點(diǎn)。剛開始不是很懂，用的 40kHz,也成，但要是做音頻頻譜分析沒必要那么高了。這里有些資料：音頻的頻率范圍及表現(xiàn)力度音頻的頻率范圍、音質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)一般認(rèn)為20Hz 20kHz是人耳聽覺頻帶，稱為“聲頻”。這個(gè)頻段的聲音稱為“可聞聲”，高于20kHz的稱為“超聲”，低于 20Hz的稱為“次聲“。所謂聲音的質(zhì)量，是指經(jīng)傳輸、處理

4、后音頻信號(hào)的保真度。目前，業(yè)界公認(rèn)的聲音質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為4級(jí)，即：數(shù)字激光唱盤CD-DA質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為10Hz20kHz;調(diào)頻廣播FM質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為 20Hz15kHz;調(diào)幅廣播AM質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為 50Hz7kHz;電話的話音質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為200Hz3400H乙可見，數(shù)字激光唱盤的聲音質(zhì)量最高，電話的話音質(zhì)量最低。除了頻率范圍外，人們往往還用其它方法和指標(biāo)來進(jìn)一步描述不同用途的音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。音頻頻率范圍一般可以分為四個(gè)頻段，即：低頻段(30150HZ);中低頻段(30 150HZ；中低頻(150500HZ；中高頻段(500 5000HZ);高頻段(5000 20kHZ)»30

5、 150HZ頻段：能夠表現(xiàn)音樂的低頻成分，使欣賞者感受到強(qiáng)勁有力的動(dòng)感。150 500HZ頻段：能夠表現(xiàn)單個(gè)打擊樂器在音樂中的表現(xiàn)力，是低頻中表達(dá)力度的部分。500 5000HZ頻段：主要表達(dá)演唱者或語言的清淅度及弦樂的表現(xiàn)力。5000 20kHZ頻段：主要表達(dá)音樂的明亮度，但過多會(huì)使聲音發(fā)破。所以我選則12kHz左右的采樣率。US.ERI-!E-S-1±| -±E-adc.cledx3264LED.Cmain.CDSPJib闆 iirstm32,c 闆 PrD_C_stm32x 園 cr4_fft_64_stm32.s >j cr4_fft_2 5 6_stm 3

6、2 *s 方 cr4_fFt_10 24_stm3 2.s 國(guó) fir_stm32,s I* iirarma_stm32.s 圍 PID_stm32下面的DSP_Lib文件夾就是ST公司提供的DSP庫(kù)。FFT, PID等都是用匯編寫的。622 Fast Fourier transform (FFT)Table 14. Complex radix 4f 16-bit FFT* coefficients in Flash memoryFFT(ASM fund.)24MHZ0 wait state48 MHz1 wait state72 MH:2 wait stacycle counttimecyc

7、le countttmecycle count64 points38470J6 ms4 4720.093 ms5 661(256 points21 0390.876 ms24 9640,52 ms31 527(1024 points100 18Q4.174 ms114 3502.382 ms153 930fTable 15- Complex radix 4t 16-bh FFT, coefficients in RAMFFT(ASM fund.)24 MHz 0 wait state4B MHz1 wait state72 MHJ2 wait stacycle counttimecycle c

8、ountttnrwcycle count64 points3 8470J6 ms4 0250.084 ms4 764(256 points21 0390.B76 ms22 1760.462 ms26 065(1024 points100 1804.174 ms102 0572.126 ms127 318將ST提供的FFT表加載到內(nèi)存中，速度是快一些，1024點(diǎn)只需1.7ms左右，我覺得效率算是蠻高了接下來就是代碼了：#include <stm32f10x lib.h>#in elude vmath.h>#i nclude "stm32_dsp.h"#i n

9、clude "table_fft.h"#include "sys.h"#include "usart.h"#i nclude "delay.h"#i nclude "timer.h"#i nclude "LED.h"#i nclude "ADC.h"#include "3264LED.h"/ FFT poi nt#defi ne NPT 256#defi ne FAST 1/指示條下落速度#defi ne SLOW50 /綠點(diǎn)下落速度#

10、defi ne STOP 35/綠點(diǎn)停頓速度u16 TableFFT;u16 AD_Cou nt=O;u16 time,time2;void powerMag(void);/計(jì)算幅值u32 Data_INNPT;/* Complex in put vector */u32 Data_OUTNPT;/* Complex output vector */u32 IBUFMAGNPT/2;/* 保存幅值*/u16 Result64;/最終結(jié)果u8 Pos64=0;/綠點(diǎn)位置u8 Dot64=0;/記錄每點(diǎn)停頓時(shí)間u32 TMP;int main( void)u16 i,k;s16 tmp;Stm32

11、_Clock_l nit(9);/系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置72Mhzdelay_i nit(72);/延時(shí)初始化Timer3_l nit(5,7199);/0.6ms 中斷一次LED顯示Timer4_l nit(7,760);/約74us中斷一次，AD采集LED_I nit();LEDs_I nit();/點(diǎn)陣初始化Adc_l nit();time=time2=0;AD_Co un t=0;while/做256點(diǎn)fft 運(yùn)算cr4_fft_256_stm32(Data_OUT, Data_IN, NPT);/算幅值powerMagO;for(i=1;i<65;i+)/點(diǎn)平移，去除靜態(tài)波動(dòng)tmp=lB

12、UFMAGi/2-5;/顯示幅值為實(shí)際幅值的一半并減去5,這樣效果較好if(tmp<0)tmp=0;else if(tmp>31)tmp=31;if(tmp>=Resulti-1) if(time2>FAST) time2=0;Resulti-1=tmp;/得到每列上綠點(diǎn)的高度if(Resulti-1>=Posi-1)Doti-1=0;Posi-1=Resulti-1;/更新綠點(diǎn)高度for(i=0;i<64;i+)for(k=0;k<32;k+)/畫紅點(diǎn)if(k<Resulti) Draw_Point(i,k,RED,2);else Draw_P

13、oi nt(i,k,O,O);Draw_Poi nt(i,Posi,GREEN,2);/畫綠點(diǎn)if(time2>FAST&&Resul ti>=1) Resulti-;if(Doti>=STOP)/停頓判斷 if(time>SLOW&&Posi>=1) Posi-; Doti+;if(Doti>=250)Doti=250;if(time>SLOW)time=0;else time2+;/* Calculate powermag計(jì)算各次諧波幅值* 先將lBUFOUT分解成實(shí)部(X)和虛部(Y)，然后計(jì)算幅值(sqrt(X*

14、X+Y*Y)*/void powerMag(void)s32 IX,IY;u32 i;float X,Y,Mag;for(i=0;i<65;i+) /只顯示64個(gè)點(diǎn)，所以計(jì)算得到前面65個(gè)點(diǎn)的幅值就行了IX = (Data_OUTi << 16) >> 16;lY = (Data_OUTi >> 16);X =(float)IX) /64;Y=(float)lY) /64;Mag = sqrt(X*X + Y*Y)/NPT;IBUFMAGi= (u32)(Mag * 65536);void TIM4_IRQHandler(void)/ 定時(shí)器ADC1-

15、>SQR3 &二 OXFFFFFFEO;ADC1->SQR3|=2;ADC1->CR2|=1<<22;TMP=ADC1->DR;Data_INAD_Co un t=TMP<<16;AD_Cou nt+;if(AD_Cou nt>255) AD_Cou nt=O;TIM4->SR&=(1«0);4中斷服務(wù)程序約74us中斷一次/規(guī)則序列1/通道2采集/啟動(dòng)規(guī)則轉(zhuǎn)換通道/清除中斷標(biāo)志位void TIM3_IRQHa ndler(void) /u16 i;if(TIM3->SR&0X0001)oe=0;for(i=0;i<64;i+)/wr_595(SBFLi nei);for(i=0;i<64;i+)/wr_595(S