《STM32H7S78-DK 开发套件二周目评测：简单声音采集之驱动MAX4466高精度声音传感器》
本帖最后由 ccccccc@ 于 2024-10-18 11:52 编辑<div>MAX4466是一款高精度声音传感器，能够将声音信号转化为相应的模拟电压输出。STM32H7系列微控制器具备高性能的ADC（模数转换器）功能，可以精确地采集模拟信号并进行数字化处理。</div>
<div>
<div style="text-align: center;"></div>
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<div>使用STM32H7S78-DK开发板，通过ADC（模数转换器）采集MAX4466高精度声音传感器的模拟信号，最终实现一个简单的音量检测功能。</div>
<div>有下面个步骤：</div>
<div>- 从MAX4466传感器采集音频信号。</div>
<div>- 对采集的数据进行处理，获得稳定的音量信息。</div>
<p> </p>
<ol>
<li>硬件连接：<br />
引脚连接：
<div style="text-align: center;"></div>
<br />
如上图所示，可以将MAX4466传感器的输出引脚连接到STM32的ADC输入引脚（即PC0，ADC12_IN10），设置该GPIO的ADC功能属性。<br />
</li>
<li>使用CubeMX进行配置：<br />
在CubeMX中，进行如下设置：<br />
选择ADC模块：选择ADC1，设置为12位分辨率，适合音频信号处理。<br />
设置采样时间：设置为3.5个ADC时钟周期，确保稳定采样。<br />
设置转换模式：选择单次转换模式（Single Conversion），适合简单应用。<br />
时钟设置： 确保ADC时钟频率与采样时间相匹配，避免采样延迟。<br />
引脚设置：配置PC0为ADC输入模式。</li>
<li>生成代码并导入Keil：<br />
在CubeMX中生成代码，并导入Keil进行后续的代码开发。</li>
<li>在Keil中，检查 初始化ADC并读取值的代码
<pre>
<code class="language-cpp">#include "stm32h7xx_hal.h"
ADC_HandleTypeDef hadc1;
void ADC_Init(void) {
// 使能ADC时钟
__HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE();
// ADC配置
hadc1.Instance = ADC1;
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // 12位分辨率
hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; // 禁用扫描模式
hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; // 禁用连续转换
hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 软件触发
hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 数据右对齐
hadc1.Init.NbrOfConversion = 1; // 单次转换
HAL_ADC_Init(&hadc1); // 初始化ADC
}
uint32_t Read_ADC_Value(void) {
HAL_ADC_Start(&hadc1); // 启动ADC转换
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY); // 等待转换完成
return HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 返回ADC值
}</code></pre>
</li>
<li>数据处理：在main代码中进行添加下面的代码进行采集信息的数据处理
<ol>
<li>滤波处理： 使用简单的移动平均滤波器平滑采样值，减少波动。
<pre>
<code class="language-cpp">float moving_average(float new_value) {
static float avg = 0;
static int count = 0;
count++;
avg += (new_value - avg) / count; // 计算平均值
return avg;
}</code></pre>
</li>
<li>偏移量校正：在初始化时获取基准值，以确保测量的准确性。
<pre>
<code class="language-cpp">static int32_t offset = 0;
void Calculate_Offset(void) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);
offset += HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 累加ADC值
}
offset /= 100; // 计算平均偏移量
}
uint32_t Get_Corrected_ADC_Value(void) {
uint32_t adc_value = Read_ADC_Value(); // 读取ADC值
return adc_value - offset; // 返回校正后的值
}</code></pre>
<p> </p>
</li>
</ol>
</li>
<li>UART配置：<br />
通过UART输出采样结果，方便观察和调试。当然也可以使用LED进行对应的显示。在CUBEMAX进行对应的配置；</li>
</ol>
<p> </p>
<div style="text-align: center;"></div>
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<div style="text-align: center;"> </div>
<ul>
<li>
<pre>
<code class="language-cpp">UART_HandleTypeDef huart1;
void UART_Init(void) {
// 使能USART1时钟
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
// USART配置
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200; // 波特率
huart1.Init.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B; // 字长
huart1.Init.StopBits = USART_STOPBITS_1; // 停止位
huart1.Init.Parity = USART_PARITY_NONE; // 无奇偶校验
huart1.Init.Mode = USART_MODE_TX_RX; // 发送接收模式
HAL_UART_Init(&huart1); // 初始化UART
}
void UART_Send_Data(uint32_t data) {
char buffer;
sprintf(buffer, "ADC Value: %lu\n", data); // 格式化输出
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY); // 发送数据
}</code></pre>
<p>7.主程序：</p>
</li>
</ul>
<div>在主循环中读取ADC值，并通过UART输出。
<pre>
<code class="language-cpp">int main(void) {
HAL_Init(); // 初始化HAL库
ADC_Init(); // 初始化ADC
UART_Init(); // 初始化UART
Calculate_Offset(); // 计算偏移量
while (1) {
uint32_t corrected_value = Get_Corrected_ADC_Value(); // 获取校正后的ADC值
float smoothed_value = moving_average(corrected_value); // 平滑处理
UART_Send_Data(corrected_value); // 发送ADC值
}
}</code></pre>
<p> </p>
</div>
<div>8.关于噪声处理：</div>
<div>滤波策略：可以通过选择适当的滤波窗口，达到避免数据波动的效果。并且考虑使用中位数滤波或加权平均滤波，以处理异常值和噪声。</div>
<div> </div>
<div>9.当然还可以进一步进行性能优化：</div>
<div>使用DMA： 对于快速连续采样的需求，可以考虑使用DMA（直接存储器访问）进行数据采集，减轻CPU负担。
<pre>
<code class="language-cpp">DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;
void DMA_Init(void) {
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE(); // 使能DMA时钟
hdma_adc1.Instance = DMA2_Stream0;
hdma_adc1.Init.Channel = DMA_CHANNEL_0; // 选择通道
hdma_adc1.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; // 从外设到内存
hdma_adc1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; // 禁用外设地址递增
hdma_adc1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; // 启用内存地址递增
hdma_adc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; // 外设数据对齐
hdma_adc1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD; // 内存数据对齐
hdma_adc1.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; // 循环模式
hdma_adc1.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH; // 高优先级
HAL_DMA_Init(&hdma_adc1); // 初始化DMA
__HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc1); // 连接DMA与ADC
}</code></pre>
<p> </p>
</div>
<p> </p>
<p><!--importdoc--></p>
<p> </p>
<p>通过选择适当的滤波窗口，避免数据波动，用中位数滤波，加权平均滤波，处理异常值和噪声，这个厉害。</p>
<p></p>
<p>楼主，STM32H7S78-DK本身就带数字麦克风，理论上可以通过该麦克风实现音量检测……:victory:</p>
cc1989summer 发表于 2024-10-29 00:31
楼主，STM32H7S78-DK本身就带数字麦克风，理论上可以通过该麦克风实现音量检测……
<p>我开始也是看他有数字麦克风，才想测评弄这个，但是我只找到一个麦克风接口，有点疑惑。所以就干脆直接买了一个麦克风</p>
ccccccc@ 发表于 2024-10-30 15:50
我开始也是看他有数字麦克风，才想测评弄这个，但是我只找到一个麦克风接口，有点疑惑。所以就干脆直接买 ...
<p>哥们，翻到开发板背面，靠近USB1上面，有个芯片U1：MP23DB01，就是数字麦克风</p>
cc1989summer 发表于 2024-10-30 21:46
哥们，翻到开发板背面，靠近USB1上面，有个芯片U1：MP23DB01，就是数字麦克风
<p>o.o!!!我看手册是写有麦克风，但是又看示意图写的是一个麦克风接口。原来是这样！</p>
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