中级
30 分钟

使用LM4811和ATmega328实现顶级音质

通过我们的放大器释放耳机的全部潜力

Headphone AMP Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 28, 2024

点击板

Headphone AMP Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

体验您耳机的真正威力,我们的放大器旨在最大化每一个细节,让您的音乐焕发前所未有的生命力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Headphone AMP Click基于德州仪器的LM4811,这是一款带有数字音量控制的立体声模拟输入耳机放大器。该耳机放大器旨在使用少量外部元件提供高质量的输出功率,并且不需要引导电容或抑制网络来提高稳定性。LM4811耳机放大器提供的最大功率是每个通道16Ω为105mW,16Ω负载阻抗为70mW。LM4811的其他显著特点还包括数字音量控制、"Click and Pop" 抑制电路和0.3μA的低关断电流。此Click board™使用几个GPIO引脚与MCU通信。从CLK和

U/D引脚的信号通过PWM和INT引脚路由到mikroBUS™插座,控制LM4811的增益。增益将根据每个CLK信号的上升沿时应用于U/D引脚的逻辑电压电平而增加或减小3dB步进。应用于U/D引脚的逻辑高电压电平会导致增益在每个CLK信号的上升沿时增加3dB,反之亦然。放大器的增益在设备开机时设置为默认值0dB。十六个离散的增益设置范围从+12dB最大到−33dB最小。具有统一增益稳定性的LM4811还具有外部控制的、主动高电平、微功耗关断模式,该模式

可通过mikroBUS™插座上的RST引脚减少不使用时的功耗。但是,在退出关断模式时,LM4811将恢复到其先前的增益设置。除了所有这些特点之外,LM4811还具有内部热关断保护机制。此Click board™可以使用通过VCC SEL跳线器选择的3.3V或5V逻辑电压电平操作。这样,既可以使用3.3V也可以使用5V逻辑电平的MCU可以正确使用通信线路。此外,此Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Headphone AMP Click top side image
Headphone AMP Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Arduino Mega 的 Click Shield 配备了四个 mikroBUS™ 插槽,其中两个是 Shuttle 连接器,允许所有的 Click board™ 设备与 Arduino Mega 板轻松连接。Arduino Mega 板采用了AVR 8位微控制器,具有先进的RISC架构,54个数字 I/O 引脚,并且兼容 Arduino™,为原型设计和创建多样化应用提供了无限的可能性。该板通过 USB 连接方便地进行控制和供电,以便在开箱即用时高效地对 Arduino Mega 板进行编程和调试,另外还需要将额外的 USB 电缆连接到板上的 USB B 端口。通过集成的 ATmega16U2 程序器简化项目开发,并利用丰富的 I/O 选项和扩展功能释放创造力。有八个开关,您可以将其用作输入,并有八个 LED,可用作 MEGA2560 的输出。此外,该 shield 还具有来自 Microchip 的高精度缓冲电压参考 MCP1501。该参考电压默认通过板底部的 EXT REF 跳线选择。您可以像通常在 Arduino Mega 板上那样选择外部参考电压。还有一个用于测试目的的 GND 钩子。另外,还有四个额外的 LED,分别是 PWR、LED(标准引脚 D13)、RX 和 TX LED,连接到 UART1(mikroBUS™ 1 插槽)。此 Click Shield 还具有几个开关,执行诸如选择 mikroBUS™ 插槽上模拟信号的逻辑电平以及选择 mikroBUS™ 插槽本身的逻辑电压级别等功能。此外,用户还可以使用现有的双向电平转换器,无论 Click board™ 是否以3.3V或5V逻辑电压级别运行,都可以使用任何 Click board™。一旦您将 Arduino Mega 板与 Click Shield for Arduino Mega 连接,就可以访问数百个使用3.3V或5V逻辑电压级别工作的 Click board™。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

这些标准的小型立体声耳机通过其一流的立体声电缆和连接器提供高品质的听觉体验。设计具有普遍兼容性,它们轻松连接到所有MIKROE mikromedia和多媒体板,是您电子项目的理想选择。耳机额定功率为100mW,可在从20Hz到20kHz的广泛频率范围内提供清晰的音频。它们具有100 ± 5dB的灵敏度和32Ω ± 15%的阻抗,确保了最佳的音质。直径15mm的扬声器提供清晰而沉浸式的音频。这些耳机性价比高,功能多样,非常适合测试您的原型设备,为您的项目提供经济实惠且可靠的音频解决方案。

Headphone AMP Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Shutdown
PD2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Clock Signal
PD6
PWM
Gain Control
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Headphone AMP Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 Headphone AMP Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • headphoneamp_set_sound_volume - 耳机放大器设置音量函数

  • headphoneamp_volume_up - 耳机放大器增大音量函数

  • headphoneamp_volume_down - 耳机放大器减小音量函数

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Headphone AMP Click Example.
 *
 * # Description
 * This library contains API for the Headphone AMP click driver.
 * This demo application shows use of a Headphone AMP click board™.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of GPIO module and log UART.
 * After driver initialization the app set default settings, 
 * performs power-up sequence, sets a the sound volume of -12 dB.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that shows the use of Headphone AMP click board™.
 * The app performs circles the volume from -12 dB to 3 dB back and forth,
 * increase/decrement by 3dB.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "headphoneamp.h"

static headphoneamp_t headphoneamp;   /**< Headphone AMP Click driver object. */
static log_t logger;                  /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;                    /**< Logger config object. */
    headphoneamp_cfg_t headphoneamp_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    headphoneamp_cfg_setup( &headphoneamp_cfg );
    HEADPHONEAMP_MAP_MIKROBUS( headphoneamp_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( headphoneamp_init( &headphoneamp, &headphoneamp_cfg ) == DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    headphoneamp_default_cfg ( &headphoneamp );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 100 );
    
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "    Performs Power-up\r\n" );
    headphoneamp_power_up( &headphoneamp );
    Delay_ms( 100 );
    
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  Set volume gain -12dB\r\n", HEADPHONEAMP_SOUND_VOLUME_NEG_12_dB );
    headphoneamp_set_sound_volume( &headphoneamp, HEADPHONEAMP_SOUND_VOLUME_NEG_12_dB ); 
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
}

void application_task ( void ) 
{
    for ( uint8_t n_cnt = 0; n_cnt < 5; n_cnt++ ) {
        log_printf( &logger, "    Turning volume up\r\n" );
        headphoneamp_volume_up ( &headphoneamp ); 
        Delay_ms( 2000 );    
    }
    
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
    
    for ( uint8_t n_cnt = 0; n_cnt < 5; n_cnt++ ) {
        log_printf( &logger, "   Turning volume down\r\n" );
        headphoneamp_volume_down ( &headphoneamp ); 
        Delay_ms( 2000 );    
    }
       
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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