四、音频功能介绍
A、WM8994ECS/R音频芯片及电路实现简介
一颗CIRRUS 公司的WM8994ECS/R芯片上具有4个DAC和2个ADC音频编解码能力，连接到STM32F769N芯片的SAI接口上。这块WM8994ECS/R芯片的IIC引脚接到从STM32F769N的IIC总线上，该IIC总线与LCD DSI接口上，通过LCD DSI接口实现扩展IIC元器件的控制访问。
1)模拟线路输入通过3.5mm音频插孔CN6连接到WM8994ECS/R的ADC上
CN6音频插孔连接原理图
2)模拟线路输出通过3.5mm音频插孔CN7连接到WM8994ECS/R的DAC上
CN7音频插孔连接原理图
3)两部外部扬声器可以通过左右扬声器的JP2、JP3连接到WM8994ECS/R
外部扬声器连接原理图
4)DSI接口的语音输出连接到WM8994ECS/R 的IIC总线接口上
WM8994ECS/R IIC接口原理图
LCD DSI接口原理图
WM8994ECS/R、STM32F769N及LCD DSI接口 IIC总线连接表
WM8994ECS/R这款芯片是针对智能手机和其他多功能便携音频应用设计的。连三星的Wave和Galaxy S两个系列智能手机都采用了WM8994，该芯片是欧胜成功的高性能、超低功耗音频中心解决方案的系列产品之一。WM8994可提供市场领先的音频性能，显著延长回放时间，提供特别出色的语音通话质量，并对智能手机和其它功能丰富的便携式多媒体设备的多种用户使用模式提供支持。通过管理、转换和处理一整套包括语音、扬声器、麦克风、音乐及耳机信号在内的多样化音频信号源， WM8994能够将便携式多媒体设备的功能和性能进行转换并进而支持多种新型音频应用。
5)WM8994ECS/R 芯片与STM32F769N芯片的SAI接口连接
WM8994ECS/R与STM32F769NSAI接口引脚连接表
STM32F769N 提供两个独立的串行音频接口（SAI），通过控制F769内部的FIFO发送/接收器可与标准音频模式（如：标准IIS模式、LSB/MSB模式、PCM/DSP模式、TDM模式、AC'97模式以及SPDIF模式）实现通信输出，支持从8KHz到192KHz的音频采用频率。两个SAI模块均可配置主/从模式，在主模式、主时钟配置下在按256倍的采样频率对外进行DAC及解码输出。
B、数字麦克风芯片音频芯片及电路实现简介
开发板上的四个MP34DT01TR型号的数字麦克风（ST MEMS麦克风），连接到STM32F769NIH6芯片上的DFSDM（Sigma-Delta调制器数字滤波器）功能引脚上，与之形成完美的语音搭配范例。
四数字麦克风连接原理图
数字麦克风封装形式及引脚功能说明
需要特殊说明的是这里有4颗MP34DT01数字麦克风，它们是一款超小型，低功耗，全方位数字MEMS麦克风，内置电容传感元器件和一个贴片的IC接口，传感元器件能够检测声波。其特点：单电源电压，低功耗、120 dBSPL声过载点，63dB信噪比，全向灵敏度，-26 dBFS的灵敏度，PDM信号输出(脉冲密度调制)
MP34DT01数字麦克风具有5个引脚，分别是：电源(VDD)，地(GND)，时钟(CLK)，数据(DAT)和通道选择(L/R)， LR引脚接地代表左声道，通过10K电阻上拉代表右声道。U6、U9是右声道的设置、U5、U8是左声道的设置；麦克风阵列的上下两颗麦克风分别连DFSDM DATIN1和DFSDM DATIN5，数字采样的信号经过不同的设置和路径传给MCU进行声道处理和进一步降噪。
DFSDM与STM32F769N引脚连接表
数字麦克风PDM信号输出与STM32F769N 的DFSDM连接，而F769N上的DFSDM功能带有4数字过滤器模块和8个外部输入穿行通道。MP34DT01 数字语音调制（PDM）与STM32F769N 内部的对收到的数据流模拟值进行过滤，这二者形成了完美的搭配。STM32F769N数字滤波器模块可为开发者提供最终24位ADC分辨率的过滤处理能力。
C、STM32F769N SPDIF接口音频输入输出及电路实现简介
1)同轴电缆连接器CN12 ，是为STM32F769I-DISCOVERY 通过SPDIF规格接口接收外部音频数据。
SPDIF_RX连接原理图
原理图上，在STM32F769N的SPDIF_RX引脚接收到信号前，有两级反相器对信号进行整形以及平衡延时的作用，并变为标准电压的高电平输入。
SPDIF接收机 用于接收符合IEC-60958和IEC61937标准的S/PDIF信号。这些标准支持简单高采样率的立体声数据流及高压缩多声道环绕声数据流，比如：那些Dolby或DTS的数据定义。
STM32F769 的SPDIF接收机功能如下：
*4个可用输入；
*自动侦测符率；
*最大符率，12.288MHz；
*支持从32到192KHz的立体声数据流；
*支持消费应用的音频标准：IEC-60968和IEC-61937；
*支持奇偶校验位管理
*支持音频样本使用DMA通信
*支持控制和用户信道信息使用DMA通信
*支持输入中断
SPDIF接收机提供了所有必要的功能来检测符率及解码输入数据流。当有效信号可用时，用户可以选择需要的作为SPDIF的输入，SPDIF接收机将重新采样输入信号、解码曼彻斯特码流、识别帧和块元素。接收机提供给CPU解码后的数据和相关标志位。
SPDIF接收机还提供了一个名为spdif_frame_sync的信号，将用于推断时钟漂移算法精确的采样率时是否切换S/PDIF子帧速率。
2)同轴电缆连接器CN8 ，是为STM32F769I-DISCOVERY 通过SPDIF规格接口向发送音频数据。
SPDIF_TX连接原理图
SPDIF与STM32F769引脚连接表
SPDIF发送机为音频IIS的和SAI应用使用一个专用PLL电平信号处理单元。它可以实现无插座的IIS采样始终精度而不影响CPU性能，并同时使用USB外设。这PLL电平的IIS配置可以修改管理一个IIS/SAI采样率修改而无需禁用主PLL电平——主要用于CPU、USB和以太网接口。
这音频PLL允许以非常低的错误编程为代价，获取从8KHz到192KHz采样率范围。
除了音频PLL，一个主时钟输入引脚可用于同步一个外部PLL（或编解码器输出）的IIS/SAI流。
D、音频功能简评
STM32F769I-DISCO开发板为我们呈现出3种不同的音频解决方案，F7几乎可胜任各种对音频信号不同品质要求的消费类电子需求：
通过自身的DFSDM 数字音频处理能力，实现小体积低功耗的数字麦克风的信号接收与处理。
通过使用自身的SPDIF接收器以及IIS功能实现音频的输入输出。
通过外接WM8994这类高品质音频IC，让其多媒体音频输入、输出处理能力更上一个等级。五、本节小结
本节的首先介绍了ST-LINK/V2-1，跟其他的Nucleo32、64、144系列的开发办一样，DISCO系列的开发板也自带一个ST-LINK/V2-1，下载和调试程序只需要USB即可完成，不过在调试之前，因注意电源电流是否满足程序的需求；
顺理成章的带来了第二个主题——电源模式选择与配置，这个DISCO开发板外接功能特别多，板载功耗和外接设备的功耗都要考虑到电源功率是否满足负载要求。值得注意的是，开发板考虑到上位机USB受电源管理的限制，最大USB供电能力为500mA，在某些实验程序的下载、调试时需要先外接电源，然后再连接ST-LINK/V2-1；
第三个主题是板载时钟源，这影响到后期的各种试验过程，确定时钟源稳定后对于后期的各种试验、甚至CPU的CoreMark跑分测试均会受到影响；
第四个主题是本节的核心内容，音频功能介绍，STM32F769I-DISCO板卡把F7的音频功能展现的淋漓尽致：
1）STM32F769 具备的DFSDM数字音频处理能力，配合同厂的ST MEMS麦克风，将音频输入数字化技术展现在诸位眼前，能为其拥有者能够方便的深入研究数字音频的处理技术。
2）STM32F769 的SPDIFRX和独立通道的IIS 成为板载SPIDF RX和SPIDF TX接口的功能主角，经典的音频处理电路再一次呈现在诸位的眼前，让熟知该技术的人热泪盈眶，让初入者更容易了解音频电路的实现。
3)不仅如此 STM32F769的SAI音频扩展能力，展示出其在音频应用的巨大潜力。通过外接消费类电子主打音频芯片WM8994ECS，提高音频音质播放和声音采集。
即便如此STM32F769I-DISCO仅展现出其强大处理能力的冰山一角。在以后的介绍中还将介绍其它更为闪亮的应用功能，比如网络，比如SDI LCD,比如.....敬请期待。
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发表于 2016-11-24 23:13:43
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发表于 2016-11-25 13:16:22
