STM32F765@216MHz输出I2S试验ES9023P音频听感【代码】【视频】【固件】

Kεnny

STM32F765@216MHz输出I2S试验ES9023P音频听感【代码】【视频】【固件】 [复制链接]

    总所周知，人体通过感官获取外界信息最直接的方式无非视觉和听觉，因此多媒体设备的发展朝着这方面进行革新和优化，分辨率、量化位数不断提高，无限逼近人体感知极限，因此HiFi(High Fidelity)泛滥。

    作者过年之前拜读过HiFi论坛大神的帖子，听说优秀的播放机和频响设备可以听出电厂是水电、火电还是风电，葛洲坝的发电机组供应商不同也有细微的差别，当然，站在理性的角度，作者认为这是需要经验的。

    作为一个20来岁血气方刚的年轻人，能够克制住单反、显卡、涡喷、液压和女装的冲动，却真的很想DIY一个高解析度的播放设备，但是耦合电容高昂的价格好像在对我说：“不，你不想”。。。最后，看到ES9023P口碑好，不需要耦合电容，参数还不差，自然倾心。

    作者就利用手上闲置的STM32F765VIT6接ES9023P做一个通用即插即用USB声卡吧，既然用了STM32，那就不能仅仅搞个USB声卡就结束了，70多块钱一个的SOC，不做成开发板岂不浪费。考虑手头只一个9.9包邮的ST-Link时好时坏，所以，决定借鉴ST官方开发板板载ST-LinkV2_1（只用一根USB线即可供电、下载、调试和串口）岂不美哉！！！

    既然板载了ST-LinkV2_1，就不得不考虑将ST-Link电源和地独立设计，方便之后裁剪下来单独使用，于是成了这样：

图1.板载ST-Link V2_1

    至于需要添加哪些功能，翻了datasheet，发现没有MIPI-DSI和LCD-TFT控制器，但片上512Kbytes RAM和2Mbytes Flash够大（外置SRAM速度和稳定性都差太多，而且PCB要走等长线，2层板肯定恼火，多层板成本高昂），那么空着的FMC总线接个LCD显示屏，留出DMCI接口接CAM可以做USB摄像头，OTG的High-Speed需要外置PHY因此改用Full-Speed速度1.5Mbytes/s使用microB和TypeA两个母座，按照开发板惯例，留出NRF24L01接口加上几个按键可以做遥控器，留出ESP8266接口，板载六轴GyroAcc芯片MPU6050，留出一组4通道PWM可以控制电机，留出一对带死区时间控制的SPWM可做纯正弦波逆变，留出2通道DAC和2通道ADC可做低频波形测量和低频信号发生，顺便加个电压跟随预置lm358（GBW：1MHz）可以pin-pin升级高端运放。。。到这里，pin也所剩无几了，又不想复用，勉强接个音频的格式解码芯片VS1053B。

    依据走线要短的原则，于是，整个开发板长成了这样（个人觉得布局不怎么好看）：

图2.开发板3D模型

    开发板上音频部分单独LDO供电，典型的单片机开发板供电结构：

图3.开发板电源树

    大年三十前一天PCB打样回来（心疼邮费），耳机座选深圳产镀金的，电容本来打算用Murata的，一看价格就沉默，看某宝上面有Samsung的就买了，钽电容用AVX，铝电容就用深圳产，LDO选用ME6211C33在10kHz PSRR有62dB：

图4.开发板ES9023P实物图

    至于焊接，大老板找工厂SMT，土豪买回流焊机，论坛大神有用美的电烤箱的，有用恒温加热台的，有用妈妈的电熨斗的，而作者独爱消毒柜。搭配Sn63Pb37锡浆，熔点183℃，爬锡强焊点亮，不开钢网，手动点锡，预热开柜，置红外管侧，数分钟后取出，置平底锅上微热降温，完美！但是要注意开抽油烟机，很臭的，，消毒柜用之前要取出碗筷，用完之后要擦洗，最好趁父母不在家的时候弄。。。

图5.板载ST-Link V2_1接PC

图6.通用即插即用USB声卡

    据说ES9023P外围电路参考Datasheet设计就能出好声音：

图7.ES9023P电路

图8.ES9023P特征参数

    实际测试，U盘读取WAV由I2S直出ES9023P，用华为手机耳机试听效果：解析力强，低频劲，高频足，人声硬，不甜，管弦乐器表达准确，听德国Boys Noize的电音，低频躁，听One I Love人声，有鸟鸣山更幽的感觉。跟手机对比听感有明显差别，手机用的海思Hi6403，各项指标均旗舰，各频段都很均衡，但手机听久了生厌耳朵容易麻木，再去听老款mp3播放器，感觉又不一样。

    下面是aux接小音响效果实测视频：
如果视频看不了，则复制连接单独查看（http://v.youku.com/v_show/id_XND ... 9408c7ceb9a65201657）
    未使用OS和界面库，通过CubeMX建立的标准HAL工程，代码均一键生成，添加少量业务代码，编码风格参考ST案例工程，窃以为不至于带偏别人，因此双手奉上，供大家取用：

【通用即插即用USB声卡】

https://bbs.eeworld.com.cn/forum.php?mod=attachment&aid=NDAyODEyfGFiNDBkZTNiNjEwOGUxYmE5ZjgwZjIyZjExYTM4ZDQxfDE3Mzg5MTQ1ODg%3D&request=yes&_f=.7z

【U盘读取WAV由I2S1送ES9023P】

https://bbs.eeworld.com.cn/forum.php?mod=attachment&aid=NDAyODExfDYwZjZkYThiOGFhMjI3MmQ3MTM5MGZlZDc4M2E5NWEyfDE3Mzg5MTQ1ODg%3D&request=yes&_f=.7z

【代码备注】USB声卡案例，实际播放SampleRate和PC输出不可能严格一致，代码未作爆Buffer处理，因此时间每隔固定时间会有一声破音，请知悉


【后期方向】
mp3、flac等格式软件解码，数字滤波，人声优化，均衡调节

【附1：stlinkv2.1_bootloader，烧写之后使用USB进行固件更新，个人实验，如果侵权请联系删除】

https://bbs.eeworld.com.cn/forum.php?mod=attachment&aid=NDAyODMyfDFlMTdmYjllYWQyZDEwMmIxYjRmNmE3YTAyOGM1MTdhfDE3Mzg5MTQ1ODg%3D&request=yes&_f=.bin

【附2：SOC特征】
SOC：STM32F765VIT6
封装：LQFP100
特性：
(1) 32-bit Cortex-M7 with DPFPU, ART Accelerator™ and L1-cache, 216 MHz, MPU, 462 DMIPS/2.14 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1), DSP.
(2) SRAM 512(368+16+128)Kbytes, Flash Memory 2Mbytes
(3) MISC：
a. FMC Bank1 (can only support a multiplexed NOR/PSRAM memory using the NE1)
b. Quad-SPI、SPI/I2S、I2C、USART/UART、CAN、SAI、SPDIFRX、SDMMC
c. DCMI up to 12-bit
d. Chrom-ART Accelerator (DMA2D)e. DFSDM 4 filters
e. 3*12-bit ADC (16 channels)、12-bit DAC with 2 channels
f. USB 2.0 FS device/host/OTG(on-chip PHY)
g. USB 2.0 HS device/host/OTG(ULPI)
h. 100/10 Ethernet MAC(MII/RMII)



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cruelfox

F765 就用来放个音乐太委屈了。
不过，用起来总比闲置好！
我有一片 F765Z 花了一百多买来，一直没舍得用，结果到现在 H7 都更便宜了

Kεnny

cruelfox 发表于 2019-2-21 18:35
F765 就用来放个音乐太委屈了。
不过，用起来总比闲置好！
我有一片 F765Z 花了一百多买来，一直 ...

现状就是这样，虽然心里排斥洋垃圾，，但确实好用，一年前买的，贵了些，MCU都赶上某些国产AP的价格了，现在翻出来捣腾出个玩意还能派上用场

wsmysyn

很好。。

y909334873

厉害了                                                                                                           

懒猫爱飞

厉害了，大神呀

okhxyyo

Kεnny 发表于 2019-2-21 19:06
现状就是这样，虽然心里排斥洋垃圾，，但确实好用，一年前买的，贵了些，MCU都赶上某些国产AP的价格了， ...

确实。这也很无奈很矛盾的一件事

Kεnny

电容微调实测：USB声卡固件，通过matlab输出正弦测试听音，C706、C707调大为15nF，大约7KHz以上削弱。人声改善明显，细节保留，温和不躁，效果更好

newzky

厉害