STM32F4 USB Audio测试

主机：WIN10 64位

设备：STM32F411+PCM5102

STM32CubeMX版本：V6.0.1   

JAVA：JDK 11

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一、硬件环境

STM32F411CEU6核心板，USB Type C直接供电

PCM5102模块，采用5V供电，I2S接口

管脚连接：

PCM5102：BCK  ------>   STM32F411：PA5

PCM5102：DIN   ------>   STM32F411：PA7

PCM5102：LCK  ------>   STM32F411：PA4

 

二、STM32CubeMX配置

1、时钟选择：采用外部晶振

 

 

2、I2S配置：半双工，只有音频播放，没有音频采集；采用48K采样率，I2S标准

3、DMA配置：I2S采用DMA进行发送数据，16bit数据宽度

4、USB配置：选择audio device class设备类型，采样率48K

 

5、时钟配置：外部晶振位8M

6、项目配置：注意堆栈大小设置，如果太小，导致程序运行异常，会电脑识别USB失败的现象

7、生成项目代码

二、打开项目代码

          CubeMX只是生成了基础框架，在usbd_audio_if.c文件里提供好了usb audio的上层接口函数，但函数里面都是空的，需要自己添加代码实现音频数据的播放，这里我们是采用DMA把音频数据发送到I2S接口，而I2S和DMA的功能函数已经由CubeMX生成好了，我们直接调用即可。

1、把音频数据通过DMA发送到I2S

         usbd_audio_if.c代码里面我们唯一需要关心的就是AUDIO_AudioCmd_FS()函数，它在收到电脑发过来的音频数据时被调用，在这个函数里我们要把音频数据通过DMA发送给I2S，需要增加如下两行代码

hi2s1是在main.c里定义的，usbd_audio_if.c在使用时要用extern声明一下。

2、DMA完成数据发送后，处理回调

        我们向I2S注册两个回调函数，一个是数据发送到一半时的回调，一个是数据完全发送后的回调，首先我们要先在stm32f4xx_hal_conf.h头文件里打开注册回调的宏

#define  USE_HAL_I2S_REGISTER_CALLBACKS         1U /* I2S register callback enable       */

      然后在main.c里面对I2S初始化时进行注册

static void MX_I2S1_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN I2S1_Init 0 */

  /* USER CODE END I2S1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN I2S1_Init 1 */

  /* USER CODE END I2S1_Init 1 */
  hi2s1.Instance = SPI1;
  hi2s1.Init.Mode = I2S_MODE_MASTER_TX;
  hi2s1.Init.Standard = I2S_STANDARD_PHILIPS;
  hi2s1.Init.DataFormat = I2S_DATAFORMAT_16B;
  hi2s1.Init.MCLKOutput = I2S_MCLKOUTPUT_DISABLE;
  hi2s1.Init.AudioFreq = I2S_AUDIOFREQ_48K;
  hi2s1.Init.CPOL = I2S_CPOL_LOW;
  hi2s1.Init.ClockSource = I2S_CLOCK_PLL;
  hi2s1.Init.FullDuplexMode = I2S_FULLDUPLEXMODE_DISABLE;
  if (HAL_I2S_Init(&hi2s1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN I2S1_Init 2 */
	HAL_I2S_RegisterCallback(&hi2s1, HAL_I2S_TX_COMPLETE_CB_ID, I2S_TX_Complete_Callback);
	HAL_I2S_RegisterCallback(&hi2s1, HAL_I2S_TX_HALF_COMPLETE_CB_ID, I2S_TX_HalfComplete_Callback);
  /* USER CODE END I2S1_Init 2 */

}

       这两个回调函数的处理很简单，只是调用一下usbd_audio_if.c的传输完成的回调函数，TransferComplete_CallBack_FS（）和HalfTransfer_CallBack_FS（）都是调用USBD_AUDIO_Sync（）函数把后续的音频数据继续通过DMA发送到I2S。

void I2S_TX_Complete_Callback(I2S_HandleTypeDef *hi2s1)
{
	TransferComplete_CallBack_FS();
}

void I2S_TX_HalfComplete_Callback(I2S_HandleTypeDef *hi2s1)
{
	HalfTransfer_CallBack_FS();
}

三、编译，下载

          如果硬件没有什么问题的话，下载后，把设备连接到电脑就可以正常识别的音频设备了

           用bus hound可以看到设备的枚举过程

把电脑的音频播放设备切换成自己的设备

可以看到已经有音频数据发送到设备了

四、遇到的问题

1、堆栈设置的太小，导致USB识别失败

2、CubeMX生成的项目代码默认的编译优化等级为LEVEL2，在USB进行get_cur获取配置时，程序异常，进入HardFault，导致USB识别失败，暂时先把优化等级设置成0

3、硬件一开始采用杜邦线连接，播放的声音失真，是由于接触不良导致信号传输不完整，最好采用焊接方式连接。

4、间隔4秒左右，声音出现一点杂音，通过调试信息输出发现，声音正常时，每次的play size为7680字节，当出现7676时，声音就有杂音，目前这个问题还不知道是什么原因。