一、硬件介绍
1、产品特点
STM32H747I-DISCO开发板基于Arm的STM32H747XIH6微控制器拥有Cortex-M7内核(带双精度浮点单元，运行频率高达 480 MHz) 和 Cortex-M4内核(带单精度浮点单元，运行频率高达 240 MHz)的双核性能，板载配备2MB的Flash存储器和1MB的RAM、4英寸TFT LCD触摸显示屏(480x800) 具有MIPI DSI接口等；
规格参数
| 功能 | 参数 |
|---|---|
| 核心处理器 | ARM Cortex-M7 (最高480MHz) + Cortex-M4 (最高240MHz) 双核 |
| 片上存储 | 2MB Flash、1MB RAM |
| 外部存储 | 2 x 512Mbit (共128MB) Quad-SPI NOR Flash 256Mbit SDRAM |
| 板载接口 | 4 x I2C 6 x SPI(带两个多路复用全双工 I2S 接口) SDIO3.0、SDIO2.0 4 x USART、4 x UART 2 x FD-CAN、 3 x 16位 ADC、2 x 12位 DAC、 4 x SAI、 USB HS OTG 和 USB FS OTG 以太网 MAC、FMC 接口 MIPI DSI 接口、Quad-SPI 接口 host 控制器 |
| 显示接口 | 4英寸电容式触摸LCD (MIPI DSI接口) |
| 外设接口 | 网络：IEEE802.3-2002 以太网 (RJ45) 高速连接：USB_OTG_HS 音频：SAI音频、DAC立体声 (耳机插孔 / 音频输入 / 输出) 存储扩展：microSD卡槽 摄像头：8位并行相机接口 |
| 扩展连接器 | Arduino Uno V3 Pmod STMod+ |
| 调试 / 编程接口 | 板载 STLINK-V3E 调试 / 编程器 (大容量存储、虚拟COM端口、调试端口) 1.27mm间距(10pin)调试连接器（STDC14接口） |
24 MHz 晶振(X1)，用于USB OTG HS PHY 和摄像头模块；
25 MHz 晶振(X2)，用于主时钟发生器和以太网 PHY；
32.768 kHz 晶体(X3)，用于RTC；
25 MHz 晶振(X4)，仅用于STLINK-V3E；
硬件框图
2、功能引脚示意图 / 原理图
主要原理图
二、功能配置
1、数字MEMS麦克风
硬件介绍
STM32H747I-DISCO板上的U21(MP34DT05-A) 是一款MEMS数字全向麦克风，默认通过PDM(脉冲密度调制)输出；
麦克风(配置对应焊桥)也可以连接到U12(WM8994ECS/R，音频编解码器)，音频编解码器为麦克风提供PDM时钟；
特性
单电源电压；低功耗；AOP：122.5 dBSPL；64db 信噪比；全向性灵敏度：-26 dBFS ±3 dB 的灵敏度；PDM 输出；
SAI 接口
SAI 接口是一种串行音频接口，具有灵活性高、配置多样等特点，可支持多种音频协议；可配置为支持 I2S 标准、LSB 或 MSB 对齐、PCM / DSP等协议，将音频模块配置为发送器时，SAI 接口可提供 SPDIF 输出；
MP34DT05-A 输出 1-bit PDM流 ，时钟频率通常为 1.024 MHz ~ 3.072 MHz； DFSDM 内部数字滤波器进行抽取，输出多比特 PCM；
抽取因子和相应频率
硬件引脚连接
CLK → 连接到 STM32 的 PE2 (SAI4_CK1)；
DOUT → 连接到 STM32 的 PC1 (SAI4_D1)；
原理图
2、创建工程
1、工程配置
打开 STM32CubeMX ，选择创建 STM32H747I-DISCO 模板，进行相关配置；
配置SAI接口
48kHz单声道16bits
Data Size: 16 bits
Slot Size: 16 bits
Frame Length: 16 bits (1通道 × 16位 = 16位)
配置SAI时钟
PDM_CLK = 64× 采样率 = 64 × 48kHz = 3.072MHz
PDM_CLK = SAI_CLK / (2*(Mckdiv+1)) = 50Mhz / (2(7+1)) = 50 / 16 = 3.125Mhz ；
2、安装 PDM2PCM库
PDM2PCM库具有从数字麦克风抽取和滤除脉冲密度调制(PDM)流的功能，用于将其转换为脉冲编码调制(PCM)信号输出流； PCM输出流以16位分辨率实现，默认用16 kHz的PCM 采样率。
需开启 CRC；
安装 PDM2PCM库 ；
PDM 转 PCM 需要 抽取 ，典型抽取因子为 64 (即每 64 个 PDM 比特 → 1 个 PCM 样点)
所需 PDM 比特数 = output_samples_number × 抽取因子 ； 所需 PDM 字节数 = (output_samples_number × 64 + 7) / 8 ≈ output_samples_number × 8
如果是 125 个 PCM 样点 ，并且抽取率为 64
则需要提供 125 × 64 = 8000 个 PDM bits
即 1000 字节 PDM 数据（8000 ÷ 8 = 1000）
PDM2PCM库 接口
通过pdm2pcm_glo.h 头文件和lib库文件 libPDMFilter_CM7_Keil_wc16.lib，使用PDM2PCM库；
运行流程图
三、代码编写
效果：通过板载MEMS麦克风采集外部的音频数据，并进行播放；
音频流配置为：48 kHz, 16-bit
主要相关代码
cpp
main.c：
#include "main.h"
static void SystemClock_Config(void);
static void Display_DemoDescription(void);
static void MPU_Config(void);
static void CPU_CACHE_Enable(void);
int main(void)
{
MPU_Config();
CPU_CACHE_Enable();
HAL_Init();
SystemClock_Config();
AudioRecord(); // 采集 + 播放
while (1)
{
HAL_Delay(500);
}
}
AudioRecord.c：
#define PCM_BLOCK_BYTES (AUDIO_IN_PDM_BUFFER_SIZE / 4)
extern AUDIO_ErrorTypeDef AUDIO_Start(uint32_t audio_start_address, uint32_t audio_file_size);
#define AUDIO_FREQUENCY 48000U //48Khz
#define AUDIO_IN_PDM_BUFFER_SIZE (uint32_t)(128*AUDIO_FREQUENCY/16000*2)
#define RECORD_BUFFER_SIZE 4096
static uint32_t AudioFreq[9] = {8000 ,11025, 16000, 22050, 32000, 44100, 48000, 96000, 192000};
ALIGN_32BYTES (uint16_t RecPlayback[2*RECORD_BUFFER_SIZE]);
ALIGN_32BYTES (uint16_t PlaybackBuffer[2*RECORD_BUFFER_SIZE]);
uint32_t VolumeLevel = 80;
uint32_t InState = 0;
uint32_t OutState = 0;
uint32_t *AudioFreq_ptr;
uint16_t playbackBuf[RECORD_BUFFER_SIZE*2];
BSP_AUDIO_Init_t AudioInInit;
BSP_AUDIO_Init_t AudioOutInit;
uint32_t playbackPtr;
uint32_t AudioBufferOffset;
typedef enum {
BUFFER_OFFSET_NONE = 0,
BUFFER_OFFSET_HALF,
BUFFER_OFFSET_FULL,
}BUFFER_StateTypeDef;
void AudioRecord(void)
{
uint32_t channel_nbr = 1;
uint32_t x_size, y_size;
AudioFreq_ptr = AudioFreq + 6; // 48Khz
AudioOutInit.Device = AUDIO_OUT_DEVICE_AUTO;
AudioOutInit.ChannelsNbr = channel_nbr;
AudioOutInit.SampleRate = *AudioFreq_ptr;
AudioOutInit.BitsPerSample = AUDIO_RESOLUTION_16B; // 16bits
AudioOutInit.Volume = VolumeLevel;
AudioInInit.Device = AUDIO_IN_DEVICE_DIGITAL_MIC;
AudioInInit.ChannelsNbr = channel_nbr;
AudioInInit.SampleRate = *AudioFreq_ptr;
AudioInInit.BitsPerSample = AUDIO_RESOLUTION_16B;
AudioInInit.Volume = VolumeLevel;
BSP_AUDIO_IN_Init(1, &AudioInInit);
BSP_AUDIO_IN_GetState(1, &InState);
BSP_AUDIO_OUT_Init(0, &AudioOutInit);
BSP_AUDIO_OUT_SetDevice(0, AUDIO_OUT_DEVICE_HEADPHONE);
BSP_AUDIO_IN_RecordPDM(1, (uint8_t*)&recordPDMBuf, 2*AUDIO_IN_PDM_BUFFER_SIZE);//采集
BSP_AUDIO_OUT_Play(0, (uint8_t*)&RecPlayback[0], 2*RECORD_BUFFER_SIZE);//播放
while (1)
{
HAL_Delay(100);
}
}