初学者
10 分钟

使用RN52和STM32F103RB打造无缝蓝牙音频体验

连接即刻,告别线缆

BT Audio Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

BT Audio Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

我们的尖端解决方案实现了通过蓝牙无缝音频流,让您摆脱束缚,享受无线连接的自由。沉浸在一个不间断音乐和动态音频体验的世界中。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

BT Audio Click基于Microchip的RN52,这是一个蓝牙音频模块。这个蓝牙3.0模块集成了RF无线电和基带控制器,使其成为一个完整的蓝牙子系统。它支持在蓝牙从设备角色下的A2DP、AVRCP、HFP、SPP和iAP配置文件以及在蓝牙主设备角色下的A2DP、AVRCP和HFP配置文件。为了实现iAP配置文件,主机MCU使用RN52作为数据管道通过蓝牙传输数据。这种无线配置文件广告可被iOS设备发现。RN52模块具有一个集成放大器,用于通过板载3.5mm音频连接器驱动16欧姆扬声器。来自德州仪器的TPA6112是一款立体声音频功率放大器,具有差分输入、爆音抑制电路、热保护和短路保护等功能。模拟通路中的差分架构导致了低噪声灵敏度和良好的电源抑制,同时有效地将信号幅度加倍。除了音频输出,这个Click board™还配备了一个3.5mm音频连接器,用于连接麦克风。模拟和数字可编程增益级可以针对不同的麦克风进行优化。

支持的音频分辨率为24位,最大通道大小为32位。该模块的模数转换器(ADC)支持8KHz、32KHz、44.1KHz和48KHz的采样率。两个DAC支持相同的采样率,每个扬声器一个。主机MCU可以配置采样率和音频分辨率。RN52模块使用印刷天线进行蓝牙无线通信。BT Audio Click在开放空间中的范围为10m。室内范围较短,但仍足以覆盖几个房间。这个模块之所以特殊,是因为它具有数字信号处理器(DSP),它可以流式传输音频 - 它将从您的手机或计算机发送的无线电波转换和压缩为数字数据,然后发送到扬声器或耳机。该模块支持aptX,这是一种用于通过蓝牙进行高质量立体声音频流的音频编解码器。因此,音质不是您必须妥协的事项,因为aptX编码了CD音质(16位/44.1kHz)的音频流。BT Audio Click使用UART接口与主机MCU通信,常用的UART RX和TX支持9600到115200波特率。波特率默认通过下拉电阻

设置为9600,可以通过BAUD引脚上的高电平设置为115200。通过将CMD引脚拉到高电平,RN52的UART设置为命令模式;否则,UART进入数据模式。在命令模式下,用户可以使用ASCII命令配置模块。在数据模式下,模块正在处理数据。还有两个额外的引脚,RST和FRS,代表通用复位和恢复出厂设置功能,允许用户将模块重置为出厂默认值。PWR引脚将模块置于高电平状态以供电。这个Click board™上有两个LED,红色和蓝色。当两者都在闪烁时,BT Audio Click处于可发现状态。如果只有红色闪烁,则模块已连接;如果只有蓝色闪烁,则模块处于可连接状态。这个Click board™只能使用3.3V逻辑电压电平进行操作。在使用具有不同逻辑电压的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该Click board™配备了一个包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

BT Audio Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

这款标准小型立体声耳机通过其一流的立体声电缆和连接器提供了高品质的听觉体验。设计具有通用兼容性,它们可以轻松连接到所有MIKROE mikromedia和多媒体板,使它们成为您电子项目的理想选择。耳机的额定功率为100mW,能够在20Hz至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。Φ15mm的扬声器提供清晰而沉浸式的音频。这款耳机性价比高且多功能,非常适合测试您的原型设备,为您的项目提供了经济实惠且可靠的音频解决方案。

BT Audio Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Baud Rate Selection
PC0
AN
Reset
PC12
RST
Module Power-Up
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Command/Data mode
PC8
PWM
Factory Reset
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

BT Audio Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含了BT Audio Click驱动程序的API。

关键函数:

  • btaudio_next_track - 播放下一曲功能

  • btaudio_increase_volume - 增加音量功能

  • btaudio_decrease_volume - 减小音量功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file
 * \brief BtAudio Click example
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from BT Audio clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and configures the click board.
 *
 * ## Application Task
 * Checks if there's any command received, then parses it and performs adequate actions.
 *
 * ## Additional Function
 * - btaudio_process ( ) - Logs all the received messages on UART. Also checks if there's
 * any command received in data mode, if so, parses it and performs adequate actions.
 *
 * @note
 * We have used the Serial Bluetooth Terminal smartphone application for the test.
 * A smartphone and the click board must be paired in order to exchange messages
 * with each other. So make sure to pair your device with the click board and
 * connect to it using the Serial Bluetooth Terminal application, then you will be able
 * to send commands listed below.
 *
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "btaudio.h"
#include "string.h"
#include "generic_pointer.h"

#define RESPONSE_CMD                "CMD"
#define RESPONSE_END                "END"
#define RESPONSE_AOK                "AOK"
#define RESPONSE_ERR                "ERR"
#define RESPONSE_NULL               0

// Commands list
#define COMMAND_VOLUME_UP           "volume up"
#define COMMAND_VOLUME_DOWN         "volume down"
#define COMMAND_NEXT                "next"
#define COMMAND_PREVIOUS            "previous"
#define COMMAND_PLAY                "play"
#define COMMAND_PAUSE               "pause"

#define PROCESS_COUNTER             50
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE      600
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE  600

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static btaudio_t btaudio;
static log_t logger;

static char current_parser_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static uint8_t parse_data_command ( char * command )
{
    if ( strstr( command, COMMAND_VOLUME_UP ) )
    {
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 0 );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_increase_volume( &btaudio );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 1 );
    }
    else if ( strstr( command, COMMAND_VOLUME_DOWN ) )
    {
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 0 );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_decrease_volume( &btaudio );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 1 );
    }
    else if ( strstr( command, COMMAND_PLAY ) ||
              strstr( command, COMMAND_PAUSE ) )
    {
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 0 );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_pause_play_track( &btaudio );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 1 );
    }
    else if ( strstr( command, COMMAND_NEXT ) )
    {
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 0 );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_next_track( &btaudio );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 1 );
    }
    else if ( strstr( command, COMMAND_PREVIOUS ) )
    {
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 0 );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_previous_track( &btaudio );
        Delay_ms( 100 );
        btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 1 );
    }
    else
    {
        return 0;
    }

    return 1;
}

static void btaudio_process ( char * __generic_ptr response )
{
    int32_t rsp_size;
    uint16_t rsp_cnt = 0;

    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint16_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;

    // Clear parser buffer
    memset( current_parser_buf, 0, PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE );
    Delay_100ms( );

    while( process_cnt != 0 )
    {
        rsp_size = btaudio_generic_read( &btaudio, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 )
        {
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
            {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 )
                {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }

            // Storages data in parser buffer
            rsp_cnt += rsp_size;
            if ( rsp_cnt < PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE )
            {
                strncat( current_parser_buf, uart_rx_buffer, rsp_size );
            }

            if ( strstr( current_parser_buf, RESPONSE_ERR ) )
            {
                return;
            }

            if ( strstr( current_parser_buf, response )     ||
                 strstr( current_parser_buf, RESPONSE_CMD ) ||
                 strstr( current_parser_buf, RESPONSE_END ) ||
                 parse_data_command( uart_rx_buffer ) )
            {
                process_cnt = 3;
            }

            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        }
        else
        {
            process_cnt--;

            // Process delay
            Delay_100ms( );
        }
    }

    if ( rsp_cnt > 0 )
    {
        log_printf( &logger, "%s", current_parser_buf );
        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
    }
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    btaudio_cfg_t cfg;

    /**
     * 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.

    btaudio_cfg_setup( &cfg );
    BTAUDIO_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    btaudio_init( &btaudio, &cfg );
    Delay_ms( 1000 );

    log_printf( &logger, "Power ON\r\n" );
    btaudio_set_power_on( &btaudio );
    btaudio_process( RESPONSE_NULL );

    log_printf( &logger, "Factory reset\r\n" );
    btaudio_set_factory_defaults( &btaudio );
    btaudio_process( RESPONSE_NULL );

    log_printf( &logger, "Set device name\r\n" );
    btaudio_set_device_name( &btaudio, "BT Audio click" );
    btaudio_reset( &btaudio );
    btaudio_process( RESPONSE_AOK );

    log_printf( &logger, "Set data mode\r\n" );
    btaudio_set_cmd_mode( &btaudio, 1 );
    btaudio_process( RESPONSE_NULL );
}

void application_task ( void )
{
    btaudio_process( RESPONSE_NULL );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

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