使用EPT-14A4005P和STM32F446RE在各种环境中提供清晰、可听的警报

蜂鸣未来：下一代音频信号中的压电扬声器

BUZZ Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

BUZZ Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

多功能且紧凑的解决方案，用于在各种电子应用中添加音频信号功能，满足不同领域开发者和工程师的需求。

硬件概览

它是如何工作的？

Buzz Click 基于 Sanco Electronics 的压电换能器 EPT-14A4005P。它使用直流电压产生音频信号，最大电流消耗为 2mA，工作电压宽广，本例中为 3.3V 或 5V。正如其名称所示，压电蜂鸣器的核心包括压电陶瓷元件和金属板，两者通过粘合剂固定在一起。当通过直流电时，压电陶瓷元件收缩和扩张，这会引起振动并产生声波。蜂鸣器的共振频率为 4000Hz，在此频率下蜂鸣器振动，从而发出声音。蜂鸣器的尺寸

为 13.8x6.8mm，除了在这个 Click 板™上使用外，还可以从 MIKROE 单独购买。板载蜂鸣器驱动器可以通过数字 GPI 引脚或 mikroBUS™ 插座的 PWM 线路控制。用户可以使用 MIKROE 编译器支持的 Sound 库来创建声音，或使用微控制器内部的 PWM 模块来为蜂鸣器生成信号。信号频率决定声音的音调，占空比决定幅度（声音音量）。GPI 和 PWM 线默认连接到蜂鸣器。用户可以通过移除相应的跳线（J2 或

J3）来分离其中一条线路。此 Click 板™可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平运行。这样，3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外，这个 Click 板™配备了一个库，其中包含易于使用的功能和示例代码，可以用作进一步开发的参考。

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

RAM (字节)

131072

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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

RST

Digital Control Signal

PB12

SCK

MISO

MOSI

Power Supply

3.3V

Ground

GND

PWM Control Signal

PC8

PWM

INT

SCL

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly

EEPROM 13 Click front image hardware assembly

Nucleo-64 with STM32XXX MCU MB 1 Mini B Conn - upright/background hardware assembly

Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly

Necto No Display image step 8 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

此库包含 BUZZ Click 驱动程序的 API。

关键功能:

buzz_set_duty_cycle - 此功能设置 PWM 占空比，以百分比表示（范围 [0..1]）
buzz_pwm_stop - 此功能停止 PWM 模块输出
buzz_pwm_start - 此功能启动 PWM 模块输出
buzz_play_sound - 此功能在蜂鸣器上播放声音

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 main.c
 * @brief BUZZ Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Buzz click boards.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and logger.
 * 
 * ## Application Task  
 * Plays the Imperial March melody. Also logs an appropriate message on the USB UART.
 * 
 * ## Additional Functions
 * imperial_march( void ) - this function plays the Imperial March melody.
 * 
 * @note
 * The minimal PWM Clock frequency required for this example is the frequency of tone C6 - 1047 Hz. 
 * So, in order to run this example and play all tones correctly, the user will need to decrease 
 * the MCU's main clock frequency in MCU Settings for the certain architectures
 * in order to get the required PWM clock frequency.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "buzz.h"

#define W 4*Q // Whole 4/4 - 4 Beats
#define H 2*Q // Half 2/4 - 2 Beats 
#define Q 250 // Quarter 1/4 - 1 Beat
#define E Q/2 // Eighth 1/8 - 1/2 Beat
#define S Q/4 // Sixteenth 1/16 - 1/4 Beat

#define VOLUME 100 // goes up to 1000

static buzz_t buzz;
static log_t logger;

static void imperial_march( ) {
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, H );
    Delay_ms( 1 + H );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_E7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_E7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_E7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F7, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Ab6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, H );
    Delay_ms( 1 + H );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Ab7, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_G7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Gb7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_E7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F7, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Bb6, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Eb7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_D7, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Db7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_B6, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Ab6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_E7, VOLUME, H );
    Delay_ms( 1 + H );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Ab7, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_G7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Gb7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_E7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F7, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Bb6, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Eb7, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_D7, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Db7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_B6, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E );
    Delay_ms( 1 + E );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Ab6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_A6, VOLUME, Q );
    Delay_ms( 1 + Q );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_F6, VOLUME, E + S );
    Delay_ms( 1 + E + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_C7, VOLUME, S );
    Delay_ms( 1 + S );
    buzz_play_sound( &buzz, BUZZ_NOTE_Ab6, VOLUME, H );
    Delay_ms( 1 + H );
}


void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    buzz_cfg_t buzz_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.

    buzz_cfg_setup( &buzz_cfg );
    BUZZ_MAP_MIKROBUS( buzz_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = buzz_init( &buzz, &buzz_cfg );
    if ( init_flag == PWM_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    buzz_set_duty_cycle ( &buzz, 0.0 );
    buzz_pwm_start( &buzz );

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    log_printf( &logger, "Playing the Imperial March melody ...\r\n" );
    imperial_march( ); 
    Delay_ms( 10000 );
}

void main ( void )  {
    application_init( );

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

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