【 ST NUCLEO-H743ZI测评】+ LIS25BA录音功能
<div class='showpostmsg'> 本帖最后由 sylar^z 于 2020-6-11 17:25 编辑<p> </p>
<p> LIS25BA的录音功能主要包含部分。第一部分是LIS25BA的音频采集功能，之前已完成，参看<a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1124063-1-1.html">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1124063-1-1.html</a>。第二部分是将采集到的音频数据保存成音频文件，并存储到U盘上。</p>
<p>音频文件格式我选择了比较简单的WAVE格式，文件后缀为.wav。WAVE格式音频文件在确定文件头后，后面紧跟即是原始数据。</p>
<p> LIS25BA的录音功能主要包含部分。第一部分是LIS25BA的音频采集功能，之前已完成，参看<a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1124063-1-1.html">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1124063-1-1.html</a>。第二部分是将采集到的音频数据保存成音频文件，并存储到U盘上。</p>
<p> </p>
<p> 音频文件格式我选择了比较简单的WAVE格式，文件后缀为.wav。WAVE格式音频文件在确定文件头后，后面紧跟即是原始数据。</p>
<p></p>
<p> WAVE格式音频文件头格式如上图，总长44字节。格式中的ChunkID、Format相关的为字符串数据，都采用的大端格式。其它的都是数据格式，采用小端模式。下面来具体解析一下这个文件头。</p>
<p> ChunkID为固定数据RIEF；</p>
<p> ChunkSize为文件总长度，即数据长度+44字节；</p>
<p> Format为固定数据WAV；</p>
<p> Subchunk1ID为固定数据fmt；</p>
<p> Subchunk1IDSize为fmt段的长度，必须为0x10；</p>
<p> AudioFormat为必须为0x01；</p>
<p> NumChannels为声道数，单声道为1，双声道为2；</p>
<p> SampleRate为采样频率，8k：8000，16k：16000，24k：24000等；</p>
<p> ByteRate为码率，双声道，16k，16bit的话，为2*16000*16/8</p>
<p> BlockAlign为一组数据的字节数，双声道，16k即2*16/8；</p>
<p> BitPerSample为采样位数，16bit，24bit等</p>
<p> Subchunk2ID为固定数据data；</p>
<p> Subchunk2IDSize为音频数据的总长度；</p>
<p> Data即音频数据。</p>
<p> </p>
<p> 程序部分继续在之前的工程上增加。</p>
<p> 在检测到按键后新建音频文件，并开启录音功能。录音设置为24K，16bit，双声道音频，两个通道数据都采用了Z轴数据。</p>
<p> WAVE格式文件头配置代码：</p>
<p></p>
<p></p>
<p> 在文件数据存储结束后，再将文件长度数据许如到文件头中。</p>
<p> </p>
<p> 音频的数据通过DMA回调的类形，将数据分为前后两部分来处理。</p>
<p></p>
<p></p>
<p> </p>
<p> 音频数据处理及写入文件</p>
<p></p>
<p> </p>
<p>设定录音时间，检测满足录音时长后结束录音，更新文件长度数据并关闭文件。这个时长我设置的是10秒，通过计算10秒的数据长度来控制。</p>
<p></p>
<p> </p>
<p> </p>
<p> 连好硬件开始录音</p>
<p></p>
<p>录音文件：</p>
<p>录音-无声：</p>
<p>录音-说话：</p>
<p>试了很多次，不知是否由于LIS25BA传感器和H743板子之间连线问题，还是LIS25BA传感器的问题。无声录音时有底噪，但是很小。说话录音时，噪声在说话的时候同时变大。</p>
<p> </p>
<p> </p>
<p> </p>
</div><script> var loginstr = '<div class="locked">查看本帖全部内容，请<a href="javascript:;" style="color:#e60000" class="loginf">登录</a>或者<a href="https://bbs.eeworld.com.cn/member.php?mod=register_eeworld.php&action=wechat" style="color:#e60000" target="_blank">注册</a></div>';
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<p>检查了连线，还用逻辑分析仪抓了一下，抓的是1.8V的那端。从信号来看，时序都正常，基本无干扰。</p>
<p> </p>
<p>晚点我换个1.8V的电源试试。看看是不是1.8V电源对LIS25BA有影响。</p>
<p>通过手上的x-nucleo-iks01a3开发板生成1.8V电源，并且改了LIS25BA的固定方式。录音下来依然有噪音，应该也不是电源的问题。</p>
<p> </p>
<p></p>
<p> </p>
sylar^z 发表于 2020-6-13 11:54
通过手上的x-nucleo-iks01a3开发板生成1.8V电源，并且改了LIS25BA的固定方式。录音下来依然有噪音，应该也 ...
<p>看看是不是生成音频文件时出了问题，直接往音频文件里写一段正弦信号看看效果。</p>
<div class="quote">
<blockquote><font size="2"><a href="forum.php?mod=redirect&goto=findpost&pid=2983503&ptid=1127241" target="_blank"><font color="#999999">littleshrimp 发表于 2020-6-15 20:55</font></a></font> 看看是不是生成音频文件时出了问题，直接往音频文件里写一段正弦信号看看效果。</blockquote>
</div>
<p>我今天出差了，要待上一段时间。等我回去了，写个正弦信号测试一下。</p>
<p>今天又测试了一下在文件中直接写入正弦波信号。</p>
<p>文件及音频参数都与之前LIS25BA的音频文件一致，采样周期是22.050K。程序设计为2S为一个正弦周期，总长10秒。</p>
<p> </p>
<p></p>
<p> </p>
<p>音频文件：</p>
<p>正弦信号是这个效果吗？@<a href="https://home.eeworld.com.cn/space-uid-303079.html" target="_blank">littleshrimp</a></p>
不是这种 sylar^z 发表于 2020-6-23 21:55
今天又测试了一下在文件中直接写入正弦波信号。
文件及音频参数都与之前LIS25BA的音频文件一致，采样周 ...
<p>22K采样率两秒一个周期 是不是描述有误？</p>
<p>这相当于一个周期有44K个数据了</p>
本帖最后由 sylar^z 于 2020-6-24 21:59 编辑
<div class="quote">
<blockquote><font size="2"><a href="forum.php?mod=redirect&goto=findpost&pid=2986231&ptid=1127241" target="_blank"><font color="#999999">littleshrimp 发表于 2020-6-23 22:17</font></a></font> 22K采样率两秒一个周期 是不是描述有误？ 这相当于一个周期有44K个数据了</blockquote>
</div>
<p>是的，这个频率有点问题。</p>
<p>我改了一下，把频率设置成500Hz，总时长改成了5秒，其它不变。</p>
<p>声音还是比较纯净的，没有噪声。应该不是生成音频文件的问题。有可能是传感器端的原始信号就有异常。</p>
<p></p>
sylar^z 发表于 2020-6-24 21:58
littleshrimp 发表于 2020-6-23 22:17 22K采样率两秒一个周期 是不是描述有误？ 这相当于一个周期有44K个 ...
<p>这是你的音频文件波形，还是存在问题的</p>
<p></p>
littleshrimp 发表于 2020-6-25 07:47
这是你的音频文件波形，还是存在问题的
<p>版主，这个是什么软件？我也下一个来看看</p>
本帖最后由 sylar^z 于 2020-6-25 22:19 编辑
<p>版主帮我看看这个文件。500Hz，10S。</p>
<p> </p>
<p></p>
<p> </p>
<p></p>
sylar^z 发表于 2020-6-25 22:00
版主，这个是什么软件？我也下一个来看看
<p>这个是软件是Audacity，类似Adobe Audition这样的音频编辑软件都可以查看</p>
sylar^z 发表于 2020-6-25 22:18
版主帮我看看这个文件。500Hz，10S。
<p>ST的很多软件包都有创建音频的全程，比如下边这个例程里就有录音的代码可以参考</p>
<p>STM32CubeFunctionPack_STBOX1_V1.3.0\Projects\STM32L4R9ZI-SensorTile.box\Applications\SDDataLogRToS</p>
<p><a href="https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/mcu-mpu-embedded-software/stm32-embedded-software/stm32-ode-function-pack-sw/fp-sns-stbox1.html">https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/mcu-mpu-embedded-software/stm32-embedded-software/stm32-ode-function-pack-sw/fp-sns-stbox1.html</a></p>
<p> </p>
<p></p>
<p></p>
本帖最后由 sylar^z 于 2020-6-27 21:57 编辑
<div class="quote">
<blockquote><font size="2"><a href="forum.php?mod=redirect&goto=findpost&pid=2986732&ptid=1127241" target="_blank"><font color="#999999">littleshrimp 发表于 2020-6-26 09:36</font></a></font> ST的很多软件包都有创建音频的全程，比如下边这个例程里就有录音的代码可以参考 STM32CubeFunctionPac ...</blockquote>
</div>
<p> 我的wave部分程序是从F769I-DISC例程里移植过来的，在F769I-DISC没有问题。我再研究下。</p>
littleshrimp 发表于 2020-6-26 09:36
ST的很多软件包都有创建音频的全程，比如下边这个例程里就有录音的代码可以参考
STM32CubeFunctionPac ...
<p>问题找到了，是正弦波数据的问题。</p>
<p>我下载了Audacity软件。对比音频文件分析了一下音频。发现一个正弦周期只有22个点（正确为44个点），所以问题应该出在正弦函数上。研究了一下arm_sin_q15()这个函数，发现是我使用有误。函数的传入参数范围为[0,2^15)，我传入的是[0,2^16)。所以导致半个周期，即22个点就完成了一个正弦波，在[2^15, 2^16)这个范围的后22个点则出现了异常值。</p>
<p>修改程序后</p>
<p></p>
<p>我的wave部分程序是从F769I-DISC例程里移植过来的，在F769I-DISC没有问题。在文件写入方面，我仔细对照了写入数据与函数产生的数据，完全一致。应该没有问题。</p>
sylar^z 发表于 2020-6-28 20:37
问题找到了，是正弦波数据的问题。
我下载了Audacity软件。对比音频文件分析了一下音频。发现一个正弦 ...
<p>问题找到就好</p>
感谢楼主分享，请问是不是还要加入文件系统？ SSIOU 发表于 2020-7-22 08:54
感谢楼主分享，请问是不是还要加入文件系统？
<p>是的，加入了FATFS文件系统。可以参看我之前的帖子<a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1123259-1-1.html">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1123259-1-1.html</a>，通过STM32CubeMX可以快速的集成FATFS文件系统</p>
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