WIFI无线数字音箱设计

无线数字音箱设计摘 要STM32WIFIWIFIWIFIPCMIISWIFI2.4G题，速度和网络化能力也不是它们所能比的，而且可以连接多台设备。本设计在设计过程中还考虑了经济成本问题，所以可以达到经济又可靠的效果。关键词：无线音箱；STM32单片机；音频编解码；WIFI传输1WirelessSpeakerDesignAbstractSTM32SCMasthecoreprocessor,connecttheWIFIwirelessnetworkSTM32SCMasthecoreprocessor,connecttheWIFIwirelessnetworkadapterthroughitsWIFIjoggle,audiodatafromtheremoteclientaccessWIFIwirelessnetworkcard,theprocessorthensoftdecodingofaudiodata,convertedtoPCMdata,thentheaudiodataplayback.throughIISinterfaceprocessor.Wirelesstransmissionsystemtoavoidclutterequipmentconnection,HomeFurnishingenvironmenteffectsandvisualeffects.ThisdesignusesWIFItransmission,socomparedwithBluetoothand2.4Gwirelessspeaker,thedistanceisnotaproblem,thespeedandthenetworkcapacityisnotwhattheylike,butalsocanconnectmultipledevices.Thedesigninthedesignprocessalsotakesintoaccounttheeconomiccost,soitcanachievetheeconomicandreliableeffect.Keywords:Wirelessspeaker;STM32SCM;audiocodec;WIFItransmission2目 录第1章绪论 4引言 4研究课题的目的及意义 4国内外研究动态 5主要研究内容和预期目标 5课题的主要研究内容与设计特点 6第2章STM32F217平台设计 72.1stm32f217简介 72.2.1 硬件框图 92.3.1系统框图 9电源电路 9串行接口电路 10USB接口电路设计 11网络接口设计 12第3章WIFI无线设计 14WIFI无线网卡简介 14USB接口WIFI网卡设计 14WFI驱动代码设计流程图 15第4章音频编解码设计 16语音编解码概述 16语音编解码器类型 16语音编码器评价 164.3.3音频编解码技术发展 17音频处理模块设计 18音频信号输入电路设计 18音频信号输出电路设计 19SPDIF音频信号解码电路设计 20本章小结 20第5章客户端音频发送软件 21Libmad简介 21MP3无线播放软件 22madlld移植 22总结 26致谢 错误！未定义书签。参考文献 273第1章绪论引言DTSTHX等高端大气的环绕音何做才能享受到这美丽的音乐呢？将电脑喇叭大声一点吗？让整个房间的声音人们的生活将逐渐脱离线的拘束，人们现在已经快要进入无线的时代。研究课题的目的及意义怎么办？将电脑喇叭大声一点吗？然后让声音穿过房间到达我的耳朵？如此这4般我恐怕会严重干扰到其人。摆脱连接线或绑定传输电缆。国内外研究动态自上世纪90二是以蓝牙A2DP(AdvanceAudioDistribution)，如果是在工作过程中噪音，即当有影响输出质量的主要研究内容和预期目标字音箱各个模块的设计和研究。本次毕业设计是在老师的知道下完成的，结合了大学所学的专业课知识，完成5课题的主要研究内容与设计特点本文主要内容如下所示：STM32F217处理器平台设计。音频编解码设计客户端音频发送软件设计嵌入式软件设计无线数据通讯实现本设计以STM32WIFI接口连接WIFI从WIFI无线网卡获取远程客户端的音频数据，然后处理器对音频数据进行软解PCMIIS2.4G6第2章STM32F217平台设计stm32f217简介2010113090stm32f2该芯片具有如下特点：超快的运行速度：120MHz150DMIPS,；Cotex-M3芯片在实时闪存加速器的存在下能以超高的速率无需等待的运行Cotex-M3的性能得到了最大程度的发挥。更多的存储空间：1M字节的片上闪存；128KSRAM；FSMC的超高速存储器接口可以添加多种外设以及外存储器。更低的动态功耗：1）188µA/MHz120MHz22.5毫安。90CPU1.2V些都降低了芯片的动态功耗。在备份SRAM工作时，电流是小于1mA的，在电池供电RTC1mA2mA的。VDD1.65伏，也都是动态功耗低的原因。更多灵活创新的高性能外设：USBOTG；支持视频传感器接口；760MHz加密/哈希处理器真随机数发生器更高速度的通信接口7）312ADC2M/秒60MHzGPIO更加高效的快速DMA32RTC映射。更高的集成度：SRAMSTM32F217芯片作为核心板处理器。STM32F217电路如图所示图2.1STM32F217电路图8系统平台设计硬件框图FLASHFLASHI2SL电源STM32F217DAC功放音箱USB接口RWIFI网卡2.3.1系统框图WIFI音箱1WIFIWIFI音箱1WIFI音箱2WIFI音箱nWIFIWIFI网络Mp3/音频无线播放器电源电路电源在电子产品中有这举足轻重的地位,电源的稳定性对系统的正常工作有9着非常紧要的作用。本系统中微控制器STM32F217采用+3.3V电源电压供电,而通用引脚、各内置外设及系统总线均为3.3V逻辑,所以在系统设计时尽可能选取3.3伏逻辑的器件,但还有少数器件需要+5V电源供电,如USB接口均需用到+5V电压。系统中各路电压的输出电流都不大(小于500mA),本文使用了AMS1117电源+3.3V和+1.8VSTO-223和AMS1117-3.3。AMS1117-1.8输入电源电压范围是从3.3V-12VAMS1117-3.3输入电源电压范围是4.75V-12V。电源电路如下图所示：图2.2电源电路串行接口电路RS-232接口是一个广泛使用的串行接口，称为串行通信标准低速率，它的最远传输距离可以达到15m，最快的传输速率可达20kbit/s。RS-232接口采用的是10负逻辑,在TXD和RXD数据线上采用-3V--15V表示逻辑1,采用+3V-+15V来表示逻辑0,RTS,CTS,DSR,DCDDTR等控制线上分别用+3V-+15V表示信号有效,采用-3V--15V表示信号无效。然而STM32F127的串口电位表现与RS-232的电位表现完全相反,RTS、CTS为负逻辑,TXD、RXD为正逻辑,它们采用的都是的3.3VDETTL电平。所以需要采用一个特殊的集成电路来进行电平的转换。综合考虑决定采用MAX3232作为系统的串口模块系统，它是+3.3V工作电压，用来负责系统与计算机串口电平之间的转换。串行接口电路所起的作用主要是发送主控模块软件设计的各种调试信息。串行接口电路如图所示：图2.3串行接口电路USB接口电路设计USBUSBUniversalSerialBus，它具USBUSB11120kb/s,USBUSBUSBUSBPCUSBUSBUSBPCUSBUSBDMA(器存取)模式。与正常模式相比，DMAUSBDMA象CCD数字摄像机USB接口这样的需要工作在DMA模式下的设计开发。USB接口电路如图所示：USB接口电路如图所示：图2.4USB接口电路网络接口设计STM32F217芯片本身内置了一个10/100M以太网MAC控制器件和接收和发送均为256字节的FIFO栈和专用的DMA通道,硬件是OSI网络参考模型中数据链路层和物12理层中的介质层，有很重要的作用。因为STM32F217内部只有以太网MAC控制却没有物理层的接口，所以要实现接入以太网就需要外接物理层传输控制器。用DM9161E器件可以很方便的和STM32F217网络控制器通过独立于介质的接口(MII)或者精简的独立于介质的接口(RMII)连接。网络隔离变压器连接DM916和RJ45接口，它的作用有：阻抗匹配、波形修复、信号传输、杂波抑制等，可以有效的保护系统的安全。图2.5网络接口电路图13第3章WIFI无线设计WIFI无线网卡简介WIFIRT3070USBSTM32WIFI无线网卡具有如下特点：能够兼容IEEE802.11b/g/n150Mbps,USB2.0LNA距离,保证稳定运行。64128152WEP支持多种多媒体功能，如QQS-802.11E,WI-FI输比较远的距离。USBWIFI网卡设计USBUniversalSerialBus，它具有很多的优点，如安装简单、快速、并且可以随意拔插等等特点，所以很多工程师USBUSBUSBUniversalSerialBus，它具有很多的优点，如安装简单、快速、并且可以随意拔插等等特点，所以很多工程师USBUSB120kb/s,USB的最高传输速度有12Mb/s。由于传输速率快这个特点，使得它可以传输很大的USBUSBUSBPCUSB14USBUSBPC机上有这许多的应用，如音频系统、显示器、数码摄像机、键盘等。现在很多的机上有这许多的应用，如音频系统、显示器、数码摄像机、键盘等。现在很多的USB是用RT3070USB无线网卡，USB接口电路图如下图所示：WFI驱动代码设计流程图USBUSB接口初始化WIFI网卡枚举控制传输配置网络与网络建立socket连接进行正常音频数据传输15第4章音频编解码设计语音编解码概述脉冲编码调制）特数（框架。这中方法会在语音链路上发生错误，还会传送数据时产生鲁棒性语音帧是这样转换的：在接收端先被解码为语音的样值，然后再转换成波形。语音编解码器类型波形编码器16kb/s样品质量非常的高。声码器混合编码器率十分低的情况下才能工作。它所采用的是合成分析技术。语音编码器评价帧大小：一个测量时间的语音流量的长度，也被称为帧延迟。帧是语音信号16的一个独立的部分，每个框架都是基于语音样本更新。在本章的编解码器，提出了一个框架，处理。每一帧信息转化为语音数据包，并发送给接收端。 为入帧时延。处理时延也称为算法时延。帧长度:帧长度是用来表现经过处理的字节数。4.3.3音频编解码技术发展将从中获得很大的便利。我们关注结构化音频的最重要的原因是结构化音频指明了以后信息编码发展的基本方向：即以实物对象为基础（通过标准的描述语言去描述信息，而不是基于样本数据。目标代码将成为基于MPEG-7标准的模式，介绍了在七月200120017信在未来的媒体信息编码中，都是一实物对象为基础的。GB我国的许多机构、企业都在积极的研发自己的语音编码技术。AVS100（数字音视频编码标准的工作组17音频处理模块设计音频信号输入电路设计这次设计我采用的是双路低噪声音频运算放大器TI公司的一NE55321458图3.1音频信号输入电路音频输入电路如上图所示,电路中采用了8引脚封装芯片NE5532A,该芯片内部集成了2片运算放大器,分别用作左右声道信号放大。从图中可知,NE5532A源电压是士5V,CJ405CJ406用作低频滤波,电容C403C404由于该放大器电路的电压特性是串联负反馈电路,因此它输出电阻非常的高。因为它们的运放相同,所以它们的共模输出电压和漂移电压也都相等,当输出漂移电压比较小而且共模抑制能力特别强时,该电路的差模电压增益较高。18音频信号输出电路设计TINE5532。图3.2音频信号输出电路音频输出电路如上图所示,电路中8引脚封装芯片NE5532A内部集成的2片运算放静音保护电路,电路中MC14066B是一个四路模拟开关芯片,当CA、CB、CC、CD为1时,SA1\SA2、SB1\SB2、SC1\SC2、SD1\SD2接通,反之则断开。图中引脚与DA转换芯片CS4382相连,当MUTEC1=1时,NE5532A片运算放大器同向端输OUT1+、OUT1-差值为0,输出静音;当MUTEC1=0时,信号正常输出,电路中由于R615电阻值远大于R613和R614,使得运放增益近似为1,相当于电压跟随器1:1输出信号。19SPDIF音频信号解码电路设计图3.3SPDIF音频信号解码电路图上图中8路输入信号至使用了RXP7作为输入,其余7路均接地处理。SPD_MISO/SDA、SPD_CLK、DSP_REST、CS8416_CS连接到STM32F217,采用 通讯, 的读写地址是0010AD[2:0][R/W],其中AD[2:0]图中所示为101,因此CS8416的读写地址分别是0x2B和0x2A。本章小结SPDIF20第5章客户端音频发送软件Libmad简介LIBMAD的英文全称是MPEGAudioDecoder，它的质量非常之高。LIBMAD目前支多种格式的解码。MAD具有如下特性：●24位的PCM输出精度高；100%使用定点运算；ISO/IEC标准；●支持GNUGPL协议。MAD是使用C语言来编写的，他内部可以根据不同的平台使用多种汇编来加快IMDCTMP3MAD提供的API现在我们来分析一下libmad中的一些重要数据结构，他们都被定义在mad.h文件中。21MP3无线播放软件madlld移植解压源码包内madlld-1.1p1.tar，把里面madlld.c加入到工程并设置好包含路（bstdfile.c是对文件系统的再一次封装，我们这里直接使用fatfs函数，所以不使用bstdfile.c）我们先来看看madlld.c里面main了解下大致流程：22main函数是一种典型的带操作系统的主函数格式，它里面包含参数个数和各个参数的内容，MpegAudioDecoder函数内部完成解码的全部内容，它从标准输入设备（stdin）读入数据，解码完后把结果存入标准输出设备，如果产生错误则错误被写入到标准错误输出。接下来，文件包含我们要做如下修改：16bit动作是在下面代码完成的：23代码中的*(OutputPtr++)=Sample>>8;*(OutputPtr++)=Sample&0xff;是按照大端格式存放数据，我们需要的是小端格式的数据，因为我们定义OutputBuffershor*(OutputPtr++)=Sample;if(MAD_NCHANNELS(&Frame.header)==2)Sample=MadFixedToSshort(Synth.pcm.samples[1][i]);*(OutputPtr++)=Sample;最终的PCMDMA，通过IIS接口传给外部DAPCM1770IIS和PCM1770最后，我们把madlld.c中的main函数修改成下面形式，在主函数中进行调用，24DA芯片和IIS在SD卡的根目录下放上一首歌曲，就可以看libmad（SD择小于4G的，测试歌曲最好选择码率128Kbps以