基于STM32的PWM音乐播放器应用设计分析

    王玲玲 刘元琳 宋春凤

    

    

    摘? 要：STM32属于嵌入式单片机的一种，基于其对PWM音乐播放器进行设计，可以在内存卡中读取音频文件，并且再通过音频解码的方式，对音乐文件进行自动播放，进而满足人们对PWM音乐播放器的使用需求。在播放的时候，通过按键有效实现歌曲转换、快慢调整、音量控制以及停止播放、暂停播放等功能，这样可以有效提升PWM音乐播放器的功能性。

    关键词：PWM音乐播放器;STM32;音频解码

    中图分类号：TP273? ? ? ? ? ? 文献标志码：A

    近几年，随着电子行业的快速发展，电子产品也在发生着一定的改变，功能型的电子设备开始进入人们的视线当中。因此，根据人们对电子的需求，电子行业对PWM音乐播放器做出了一些改变，主要是基于STM32的功能，实现音乐的播放，并且在播放期间可以对音乐随时进行调整。另外，基于STM32对PWM音乐播放器进行设计，其设计相对较为简单，可以大大降低其设计成本，并且功能相对较为多样化，在满足人们对音乐播放器需求的同时，也可以保证电子行业符合现代社会的发展需求，实现良好的经济效益。

    1 STM32分析

    STM32属于嵌入式单片机的一种，专门为高性能、低成本、低功耗的电子设备所设计，所包括的功能也是非常多，下面就对其相关内容展开分析和阐述。

    1.1 定时时长

    定时时长是STM32中的一项重要指标，是指在超出设定时间时，系统会产生一个溢出。另外可以利用定时器时钟实施分频处理，只需设置计数溢出大小即可。但是，为了保证定时的准确性，一定要预先设定时钟，这样才能降低异常现象的发生频率。

    1.2 参数设定

    定时器参数的设定，是STM32重点需要考虑的问题，主要是由其结构决定的，包括预分频系数、计数器模式、计数溢出大小等方面。一般情况下，在设定参数的时候，首先会产生一个时长为1 s的定时，并且对系统时钟进行设定。其次需要设置预分频系数，并且如果时钟呈现72 MHz，可以确定此时系统处于分割的状态。

    2 PWM音乐播放器分析

    在将STM32应用到PWM音乐播放器之前，需要明确PWM音乐播放器的运行原理，这样可以对其中可能产生的很多问题进行有效規避，避免产生各种异常现象。下面就PWM音乐播放器运行原理展开分析和阐述。

    2.1 PWM音乐播放器使用性能

    数字输出形式是PWM音乐播放器的主要输出形式，这种输出形式通过模拟电路工作过程，处理主控芯片之后再输出，主要是发挥嵌入式处理器的作用。同时，PWM音乐播放器具有经济性优势，其空间需求也相对较小，并且抗噪声性能相对较强，这样看来PWM音乐播放器的使用性能是非常好的。

    2.2 PWM音乐播放器处理方式

    在PWM音乐播放器中可以利用PWM调节照明设备的亮度，其调节方式主要是利用处理器对被控信号进行数字化处理，可以达到延长通信距离的目的。使用脉冲宽度调制技术在实现波形控制时，省去了模数转换的步骤。在控制过程中信号持续为数字形式，采用适当的控制方法减小噪声在输出过程中的影响，进而保证PWM音乐播放器运行的稳定性。噪声足够强时，逻辑电平才有可能出现相互转换的情况，噪声通常不会对输出信号产生较为明显的影响，进而保证PWM音乐播放器运行的稳定性。

    3 应用设计

    3.1 硬件电路设计

    基于STM32对PWM音乐播放器进行应用设计的时候，采用固定频率的工作方式，上电即用，利用不同频率输入信号对发声进行控制。如果没有特殊情况，可以选择STM32F103VET6，并且需要将引脚连接到相应的端口中，这样可以在一定程度上保证硬件电路设计的准确性。另外，在应用设计的时候，将引脚连接到高电平，音乐播放器可以处于正常的运行状态，只要对引脚进行有效控制，输出形成的矩形波的频率就可以对音乐播放器进行控制，避免出现异常现象，大大提升了PWM音乐播放器的使用性能。

    3.2 乐谱编制

    乐谱编制是基于STM32对PWM音乐播放器进行应用设计时的一项重点内容，在设计的时候可以从以下几个方面展开。

    3.2.1 音节产生

    PWM输出信号的频率是音节产生的主要依据，系统设计时，设定定时器的计数周期值TIM-Period为1999，并且占空比通常为50%，并且根据相关的公式，得出结果，如公式（1）所示。

    （1）

    同时，TIM-Period为1999的时候，可以保证占空比，一直处于50%的状态，可以设置为（1999+1）/2=1000。

    3.2.2 频率设定

    在应用设计的时候，PWM音乐播放器中输出信号频率一般是与定时器预分频系数有直接联系的，因此需要对预分频系数进行调整，这样可以得到相对准确的信号频率，确保PWM音乐播放器的设计效果，避免后期运行产生异常现象。同时，在预分频系数调整的时候，需要根据相关的公式展开，如公式（2）所示。

    （2）

    在计算的过程中，fsound为音节对应的频率，当设置低音DO频率为262 Hz的话，那么预分频系数TIM_Prescaler算出值为136。

    3.2.3 节拍设定

    乐谱主要是由音阶和节拍2个方面构成，2个元素设为一组，通常情况下前者设定为音阶，后者设定为节拍。节拍一般是以1/4为准，并且保存的数值应该为1/4的整数倍。

    #define StdBeat 125? ? ? ?//1/4节拍=125ms

    /*定义音阶（预分频系数）*/

    #define low_1 136? ? ? ? //低音Do

    #define low_2 121? ? ? ? //低音Re

    3.3 主程序设计

    主程序设计作为关键性内容，在设计时利用TIM3的通道进行PWM信号的输出。同时，将TIM3引脚部分进行重影设置，并且需要设定为循环乐谱读取的模式，便于PWM音乐播放器的使用。但是，在读取的时候需要根据音阶的情况进行修订，并且对PWM音乐播放器进行重新设置，这样可以避免产生异常现象，保证设计效果。

    4 结语

    综上所述，该文简要分析了STM32以及PWM音乐播放器的相关内容，并且从不同角度和方向入手，对基于STM32的PWM音乐播放器应用设计进行了研究，其目的就是保证PWM音乐播放器的设计效果，提升其功能性。对其行业的发展给予了一定的支持，实现了良好的经济效益。

    参考文献

    [1]罗金生，王荣海，李岷，等.基于STM32的多功能音乐播放器设计[J].电子世界，2019（3）：123-125.

    [2]廉佐政，王海珍.基于STM32的PWM输出实验设计[J].实验技术与管理，2017，34（8）：137-140.

    [3]李华杰.基于STM32的参数可调PWM波形发生器设计的思考[J].中国战略新兴产业，2018，172（40）：151.