Статья: Звуковые возможности микроконтроллера STM32F

Базируется на технологии CELP (code-excited linear prediction);

Три частоты семплирования (8/16/32 кГц) при постоянном битрейте;

Технология VBR- кодирование с переменным битрейтом (от 2 до 44кбит/с)

Детектирование присутствия голоса (VAD), прерывистая передача (DTX);

Подавители эха и шумов.

STM32 Spirit Audio Engine – комплексный высококачественный аудиодвижок, бесплатно предоставляемый для использования с STM32F. Модель распространения несколько неудобна - для получения бесплатного доступа пользователь должен связаться с региональным дилером, подписать лицензионное соглашение, после чего ему будет выслан диск, содержащий аудиодвижок, документацию и примеры. Необходимо также заметить, что хотя сам движок бесплатен, разработчик не освобождается от оплаты отчислений за использование форматов .mp3 и .wma.

Кодирование аудио в формате *.mp3;

Декодирование аудио в форматах *.mp3 и *.wma, с встроенным эквалайзером;

Регулятор громкости;

Трехполосный эквалайзер;

Микшер каналов.

Демонстрационные платы

Компания STMicroelectronics предлагает отладочную плату на основе МК STM32F107VCT, в которой реализована попытка максимально использовать всю имеющуюся в чипе периферию. Касательно интересующей нас звуковой части, на плате размещен отдельный 24-битный дельта-сигма стерео ЦАП CS43L22, подключенный к МК по интерфейсу I2S. Это производительный ЦАП с низким энергопотреблением, он имеет в своем составе усилитель, рассчитанный для работы как на наушники (14 мВт; 16 Ом@2.5 В), так и на небольшие громкоговорители (класс D, выходная мощность в стерео 2×1 Вт, 8 Ом@5 В).

Демонстрационная плата может быть настроена для вывода звука через ЦАП, встроенный в МК, в этом случае внешний ЦАП используется как усилитель. Также на плате размещен 3.5 мм разъем для подключения средств звуковоспроизведения.

В сети можно встретить близкие функциональные аналоги этой платы с некоторыми мелкими отличиями, например, с наличием микрофона [6].

STMicroelectronics выпускает еще одну плату, разработанную специально для использовании в звуковых применениях – STEVAL-CCA021V1 (рис. 4) на основе МК STM32F103RE с поддержкой USB.

Рис. 4.	Демонстрационная плата STEVAL-CCA021V1 для звуковых приложений

В состав платы входят несколько аудио микросхем, а именно: 16-битный I2S ЦАП TS4657 с линейным RCA-выходом; два усилителя класса D – моно TS4962 (1.4 Вт; 8 Ом@5 В) с выводом на встроенный динамик/моно-джек, стерео TS2012 (2×1.15 Вт; 8 Ом@5 В) с выходами на внешние громкоговорители; микрофонный предусилитель TS472 с усилением до 40 дБ.

МЭМС-микрофоны

Данный обзор был бы неполным без нескольких слов о новых микрофонах, выполненных по технологии МЭМС. До недавнего времени, когда шла речь о МЭМС, в большинстве случаев имелись в виду компактные встраиваемые акселерометры. Однако сама технология значительно шире и подразумевает под собой использование средств производства электронной техники (литография, травление и т.п.) в изготовлении различных механических устройств (собственно говоря, МЭМС – это МикроЭлектроМеханическая Система). По мере развития технологии находятся все новые и новые применения для нее – сенсоры давления, микродвигатели, гироскопы и т.п. Теперь дело дошло и до микрофонов. По принципу действия старая проверенная конструкция конденсаторного микрофона осталась без изменений – та же заряженная гибкая мембрана, двигающаяся под действием механических колебаний. Однако технологически это совершенно иной продукт, которому прогнозируют широчайшее применение. Дело в том, что размеры и стоимость производства МЭМС-микрофонов на порядок ниже, чем у их собратьев, сделанных по классической технологии. При этом качество преобразования звука и надежность выше. Поэтому МЭМС-устройства обещают революцию в этой области и могут быть внедрены практически в любой прибор, требующий преобразования звука, без особенного влияния на его размер и конечную стоимость.

В 2010 году STMicroelectronics приступила к производству МЭМС-микрофонов – модель MP45DT01 имеет однобитный PDM-выход (pulse density modulation - плотностно-импульсная модуляция) и требует тактирования внешним сигналом с частотой 2.5 МГц. Характеристики устройства следующие:

Чувствительность –26 dBFS;

Отношение сигнал/шум 58 dB;

Точка акустической перегрузки 120dBSPL;

Размеры 4.72 × 3.76 мм;

Средний ток потребления – 0.65 мА при 1.8 В

Возможность совместной работы пары микрофонов в стерео режиме [7]