嵌入式22STM32F1C8T6音频数据的Flash读取与DAC播放

Posted 2022-01-24 噗噗的罐子

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了嵌入式22STM32F1C8T6音频数据的Flash读取与DAC播放相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

一、题目要求
二、Flash地址空间的数据读取
三、基于片内Flash的提示音播放程序
- 1、使用DAC输出周期2khz的正弦波
- 2、使用DAC输出数字音频歌曲数据转换为模拟音频波形输出
总结

一、题目要求

1、Flash地址空间的数据读取。stm32f103c8t6只有20KB 内存（RAM）供程序代码和数组变量存放，因此，针对内部Flash的总计64KB存储空间(地址从0x08000000开始），运行一次写入8KB数据，总计复位运行代码4次，将32KB数据写入Flash。并验证写入数据的正确性和读写速率。

2、基于片内Flash的提示音播放程序。

1）实验数据准备：用Adobe audition或goldwave等音频编辑软件录制“您好欢迎光临！”的几秒钟的声音（8khz采样、8bit量化编码的单声道wav格式），确保音频数据尽量小（最大不超64KB）。然后编程将其分批次写入stm32f103c8t6芯片内部flash区域。

2）数字音频还原播放任务：编程读取此段音频，通过stm32f103c8t6自带的DAC通道，转换为模拟音频进行播放，并用示波器观察波形，用耳机/喇叭收听，评判音乐还原效果；

提示：建议先用单音音频（比如2000Hz的正弦波）的wav数据进行实验，通过DAC或PCM音频模块能够基本还原出原始正弦波声音后，再用语音和音乐信号进行实验。

二、Flash地址空间的数据读取

1、Flash原理

不同型号的 STM32，其 FLASH 容量也有所不同，最小的只有 16K 字节，最大的则达到了 1024K 字节。市面上 STM32F1 开发板使用的芯片是 STM32F103系列，其 FLASH 容量一般为 512K 字节，属于大容量芯片。

Flash的编程原理都是只能将1写为0，而不能将0写为1，所以在进行Flash编程前，必须将对应的块擦除，即将该块的每一位都变为1，块内所有字节变为0xFF。

STM32F1 的闪存（Flash）模块：主存储器、信息块、闪存存储器接口寄存器

①主存储器。该部分用来存放代码和数据常数（如 const 类型的数据）。对于大容量产品，其被划分为 256 页，每页 2K 字节。注意，小容量和中容量产品则每页只有 1K 字节。

②信息块。该部分分为 2 个小部分，其中启动程序代码，是用来存储 ST 自带的启动程序，用于串口下载代码，当 BOOT0 接 V3.3， BOOT1 接 GND 的时候，运行的就是这部分代码。用户选择字节，则一般用于配置写保护、读保护等功能。

③闪存存储器接口寄存器。该部分用于控制闪存读写等，是整个闪存模块的控制机构。对主存储器和信息块的写入由内嵌的闪存编程/擦除控制器(FPEC)管理；编程与擦除的高电压由内部产生。

在执行闪存写操作时，任何对闪存的读操作都会锁住总线，在写操作完成后读操作才能正确地进行；既在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。

2、使用到的硬件及软件

STM32F103C8T6、STlink
软件：Keil、STM32CubeMX

3、CubeMX工程

建立工程的具体操作不再赘述，这里只提几个地方

→ 定时器配置

→ 管脚配置，对应外设c8t6本身设计好的PC13 LED灯

对应的GPIO设置

→ 设置堆栈大小

之后导出即可

4、Keil代码撰写

工程源码链接（主：flash.h文件需要自己重新加入到路径中）
链接：https://pan.baidu.com/s/11Tn8TocHT8qithneDyKFIQ
提取码：pmvn

将事先准备好的flash.c 及flash.h加入到工程中

在main.c文件中添加部分代码

编译无误，进行调试

5、STlink调试说明

接线

ST-LINK	STM32
SWCLK/TCK	SWCLK/TCK
SWDIO/TMS	SWDIO/TMS
GND	GND
VCC	VCC

在电脑上下载好响应的ST-Link驱动，上电，可以看到STLink在电脑上显示出来了

可以说明ST-Link 驱动已经安装完成。接下来只需要在 mdk 工程里面配置一下 ST-Link即可。

回到Keil下，在魔法棒Option选项卡进行设置
首先是选择调试器，如果使用的是 ST-Link，在 Debug 选项卡中，请选择ST-Link Debugger,如果你使用的是 JLINK，那么需要选择J-LINK/J-Trace Cortex。

在选择完调试器之后，点击右边的 Setting 按钮

如果右侧IDCODE有显示的话就是连接成功了

JTAG 模式和 SWD 模式使用方法都是一样的，不同的是，SWD 接口调试更加节省端口，一般情况下，为了节省更多的资源，建议大家使用 SWD 模式仿真。

之后，点红框的箭头就可以将程序烧录到stm32中
注意：使用st-link和keil进行烧录会严格检查stm32型号，如果不是对应的型号烧录会报错。

6、调试

进入debug，如果是仿真调试的话，实际操作发现数组没有产生变化。
于是又用STlink又试了一下，以下主要是STlink调试的过程。

View->memory windows->memory 1打开内存观察窗口，并在地址栏中输入：0x800c000,观察将要修改的flash区间区容：

View->Watch windows->Watch 1打开一个变量观察窗口，将变量FlashWBuff 和 FlashRBuff加入到 Watch 1 观察窗口：

全速运行程序，可以看到数组FlashRBuff中内容与数组FlashWBuff中内容一样了

在Memory 1窗口中可以看到在FLASH地址0x0800C000区成功写入对应内容。

断电，重新上电后再次调试，程序刚停在main入口处时还可以看到Flash对应区间的内容保持上一次写入内容值。

重复读写入，这里没什么变化。

可以看一下起始位置的数据0x08000000

之后的FF说明数据没有再写入覆盖了。

通过内部flash的学习，以后基于STM32开发就可以省去一些外部flash或EEPROM了。

附：查找并选定要写入Flash十六进制地址

要想选定安全的Flash地址进行读写，可以根据自己的STM32 MCU型号，查找数据手册，确定FLASH的地址区段，因为起始段会存储代码，所以一定要避开起始段，以避免数据错误。（一般是根据Flash大小计算Flash的最末尾地址，往前推一段地址空间，在这里一般不会对代码中的数据产生覆盖等影响）

此次操作Flash使用的MCU是STM32F103C8T6，以该型号MCU为例进行描述：

在数据手册中，可以看到STM32F103C8T6的flash起始地址是0x0800 0000（如下图所示），而STM32F103C8T6的Flash大小为64K，可以计算出STM32F103C8T6的Flash地址范围是：0x0800 0000——0x0800 FFFF（计算方法参考另一篇博客：STM32内存大小与地址的对应关系以及计算方法）。这里选取0x0800 F000作为读写操作的起始地址，对于C8T6这款MCU，操作这个起始地址应该算是很安全的范围了。

三、基于片内Flash的提示音播放程序

1、使用DAC输出周期2khz的正弦波

建议先用单音音频（比如2000Hz的正弦波）的wav数据进行实验，通过DAC或PCM音频模块能够基本还原出原始正弦波声音后，再用语言/音乐信号进行实验。
生成单音正弦波
文件—>新建—>音频文件

效果->生成->音调

文件->导出->设置导出为wav文件

用UltraEdit得到相关数据
用UltraEdit打开刚才保存的wav文件

CTRL+A，接着鼠标右键，选择十六进制复制选定视图，将内容粘贴到一个新建文件中
在新建文件中，CTRL+A，接着鼠标右键，选择范围输入起始的行号和列号，确定就选中了整个我们需要的内容
复制到notepad++中
Edit编辑->列块编辑->输入0x