Keil MDK 系列

• Keil MDK STM32系列(一) 基于标准外设库SPL的STM32F103开发
• Keil MDK STM32系列(二) 基于标准外设库SPL的STM32F401开发
• Keil MDK STM32系列(三) 基于标准外设库SPL的STM32F407开发
• Keil MDK STM32系列(四) 基于抽象外设库HAL的STM32F401开发
• Keil MDK STM32系列(五) 使用STM32CubeMX创建项目基础结构
• Keil MDK STM32系列(六) 基于抽象外设库HAL的ADC模数转换
• Keil MDK STM32系列(七) 基于抽象外设库HAL的PWM和定时器

配置STM32F401通过PWM和TIM输出音频

机制

• 音频使用一个预生成的的8bit无符号数组, 采样率为8KHz
• 输出包含两部分, 一部分是TIM2产生连续的PWM, PWM分辨率设置为256, 正好对应8bit PCM采样
• 输出的第二部分是TIM3产生的定时中断, 中断的频率正好是8KHz, 每次中断都修改一次PWM的占空比
• 通过调节PWM频率可以调节输出音质, PWM频率越高音质越好(谐振频率越远离音频)
• 通过调节PWM分辨率可以调节音量, PWM分辨率越高, 音量越低

配置STM32CubeMX

选择芯片STM32F401CCU6, 创建新项目

系统时钟

• System Core -> SYS-> Debug: Serial Wire
• System Core -> RCC-> High Speed Clock (HSE): Crystal/Ceramic Resonator 启用外接高速晶振
• Clock Configuration: (配置为最高84MHz)选择外部晶振, 连接HSE和PLLCLK, 在HCLK上输入84回车, 软件会自动调节各节点倍数

PWM(使用TIM2)

• Timers -> TIM2
• Clock Source: Internel Clock, 使用系统的时钟源
  • Channel1: PWM Generation CH1
  • Counter Settings PWM频率 = 84MHz / (Perscaler + 1) / (Counter Period + 1)
    • Perscaler: 0
    • Counter Mode: Up
    • Counter Period: 255
    • Internal Clock Division(CKD): No Division
    • auto-reload preload: Enable
  • Trigger Output
    • Master/Slave Mode (MSM bit): Disable
    • Trigger Event Selection: Reset (UG bit from TIMx_EGR)
• PWM Generation Channel 1
  • Mode: PWM mode1
  • Pulse: 0
  • Output compare perload: Enable
  • Fast Mode: Disable
  • CH Polarity: High

8KHz定时中断(使用TM3)

• Timers -> TIM3
• 勾选 Internal Clock
• Counter Settings
  • Prescaler: 0
  • Counter Mode: Up
  • Counter Period: 10499 # 10500 = 84MHz / 8KHz
  • Internal Clock Division (CKD): No division
  • auto-reload preload: Disable
• Trigger Output (TRGO) Parameters
  • Master/Slave Mode (MSM bit): Disable
  • Trigger Envent Selection: Reset
• NVIC Settings
  • TIM3 global interrupt: Enable

代码修改

通过STM32CubeMX生成代码后, 需要对main.c添加代码

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t pwm_buf[] = {125, 125, ..., 126, 125}; // 这里是一个长数组, 可以自己通过工具生成
uint8_t *start = pwm_buf, *end = pwm_buf, *lb = pwm_buf, *rb = (pwm_buf + 27451); // 27451是数组长度
/* USER CODE END PV */

main函数

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
  /* USER CODE END 2 */

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
}

添加定时器中断处理函数

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  if(htim->Instance==TIM3)
  {
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_1, *start++);
    if (start == rb) {
      start = lb;
    }
  }
}
/* USER CODE END 4 */

输出效果演示

https://www.bilibili.com/video/BV1pb4y1177L