本文轉自ARM中文社區，作者：Xiaoya

鏈接：https://community.arm.com/cn/b/blog/posts/nucleof429-2-pwm

事實上大部分MCU都可以實現語音播放

下面是一段音頻數據的波形

局部放大圖：

以一定的速度采樣（ADC）這些波形進行存儲，就是音頻數據了，所以播放就是按原來采樣的速率再用DAC輸出對應的數據即可。

這里的音頻有兩個主要的參數，采樣速率和采樣位數。

采樣速率：指1s中采樣多少個數據點，比如1s種采集16000個點，那么采樣率就是16KHz。采樣速率越高，越能抓到頻率較高的聲音，比如CD的采樣率就是44.1KHz，確保人耳能聽到的聲音都會被抓到。

采樣位數：指音頻幅度最大值與最小值分為了多少階，比如滿幅度是3.3V，如果是8Bit位數，那么每一階就是3.3V/256 = 12.89mv，采樣位數越高，聲音細節越好。所以采樣速率和位數越高，聲音還原越逼真，但存儲的數據量也越大，一首三四分鐘的歌曲，如果不采用編碼按原始波形數據存儲，數據量有好幾十兆大小，這涉及到音頻編碼的問題，這里不展開講了，有興趣的同學可以找相關資料。

接下來看怎么播放，最簡單的當然是把采樣（ADC）的數據按原樣輸出（DAC）了。但我們有些芯片本身不帶有DAC，所以只能用PWM代替DAC，PWM即脈沖寬度調制。這里只需要把DAC的幅度值轉換成PWM的占空比即可，例如16KHz 8Bit的聲音轉換成16Khz 256階占空比的PWM。但有一個問題，如果用16KHz的PWM播放語音，聲音是可以播放，但有一個16Khz的諧波存在，這個聲音會被人耳聽到，所以需要更高頻率的PWM，數據還是按照16Khz更新。

我這里使用32KHz的PWM，用16KHz 8Bit PCM格式的音頻數據，8Bit的數據對應一個Byte，16KHz采樣，1秒種占用存儲空間就是16K Byte，F429有2M Byte的Flash存儲空間，理論上可以存儲2048K/16K = 128秒的音頻。

下面是用NucleoF429實現音頻播放的具體過程：

一、配置PWM

1、用STM32CubeMx建立工程，配置兩個定時器TIM1和TIM2，TIM用于PWM產生，TIM2用于16KHz數據更新。

TIM1選擇PWM互補輸出（單通道也可以），將PE8和PE9復用為PWMN和PWMP。

TIM1在APB2總線上，TIM2在APB1總線上

所以TIM1和TIM2的時鐘頻率分別為180M和90M，系統時鐘用HSE輸入的8MHz。

將TIM1設置為32KHz，即31.25us。8Bit占空比，一個LSB為31.25us / 256 = 0.1220703125us = 8.192MHz，TIM1 180M / 8.192M = 21.97265625，這里取整數22。所以實際的PWM頻率為1/（180 / 22）?*256 =? 31.289us = 31.96KHz

TIM2 為90MHz，45分頻后為2MHz即0.5us，周期125即62.5us = 16KHz。

NVIC開啟TIM2中斷。生成工程名和目錄后生成Keil工程。

二、播放語音

1、先編譯后，編寫TIM中斷服務程序。

完成后，開啟TIM2中斷和PWM，（PWM是互補輸出，需要單獨開啟各個通道）

用邏輯分析儀測量輸出波形。

如圖所示，TIM1 PWM為31.96KHz，TIM2為62.5us即16KHz，結果正確。

接下來處理音頻：

這里使用的音頻是PCM格式，是未進行壓縮編碼的原始數據，可以直接給PWM輸出。

音頻處理的軟件有許多，只要能把格式轉為PCM即可，下面是我用Cool Edit這款軟件做的音頻格式轉換。

選擇菜單?文件-->批量轉換

選擇新的采樣率和采樣位數。

選擇PCM格式。設置輸出目錄后運行批處理完成轉換。

完成后的音頻文件用WinHeX這個軟件打開。

圖中紅框中的44個Byte為PCM格式的文件頭信息，后面的的數據為音頻數據，數據全選后利用WinHex的可選格式復制

將數據以C數組的形式導出，在工程目錄下新建.h文件，將復制的文件粘帖到.H文件并在工程中Include進來，定義起始和結束地址，數組的大小即為文件結束地址，數組用const修飾，可以將數據存儲到Flash中。

在TIM2中，以16KHz的速度更新PWM數據即可實現音頻播放。

編譯工程，下載到NucleoF429板子上，在PE8或PE9上接一個喇叭即可聽到聲音。

以上用的音頻采樣是16K 8Bit，要想提高音質，提高采樣和Bit數即可，音量可以用外接三極管或功放放大，音頻數據也可以用ADC采集后存儲到SPI Flash后播放，實現錄音回放。

為了方便閱讀，附件中包含了此文的PDF文檔，Source Code也在附件中，可以直接下載到Nucleo運行。

公眾號后臺回復關鍵詞：PWM語音，即可獲取源碼下載鏈接。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的使用PWM实现语音播放的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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