初学者
10 分钟

使用MAX9723和STM32F103RB丰富每一个音符,带来无与伦比的听觉之旅

提升音质,不只是音量!

Headphone AMP 2 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Headphone AMP 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

我们的耳机放大器是那些追求卓越音质的人的终极伴侣。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Headphone AMP 2 Click基于Analog Devices的MAX9723,这是一款带有BassMax、音量控制和I2C的立体声DirectDrive耳机放大器。该耳机放大器使用DirectDrive架构,从单一电源产生接地参考的输出,从而消除了大型直流阻塞电容的需求。其输出被偏置为0V,使得放大器输出没有直流分量,改善了低频响应。DirectDrive架构使用充电泵来创建内部负供电电压,使得从单一电源获得的动态范围几乎翻倍。软件启用的低音增强(BassMax)提

升了放大器的低音响应,改善了使用廉价耳机时的音频再现。特别是在再现低频时,通过增加放大器增益来弥补振膜的小物理尺寸的限制,这尤其方便。该芯片上的最大放大器增益为+6dB。音量控制根据您的需求通过软件调整输出放大器的增益。放大器可以进入低功耗关断模式,其中主机MCU控制关断模式。Headphone AMP 2 Click使用标准的2-Wire I2C接口与主机MCU通信,支持最高达400kHz的时钟速率。关断控制可在mikroBUS™插座的SHD引脚上使用。

除了3.5mm输入和输出音频插孔之外,还有相应的两个通道输入和输出头,以防需要连接与插孔连接器(线类型)不兼容的输入或输出。此Click板™只能使用3.3V逻辑电压电平。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,此Click板™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 2 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为用户提供高质量的听觉体验。设计为通用兼容,它们可以轻松连接到所有MIKROE mikromedia和多媒体板,成为您电子项目的理想选择。耳机额定功率为100mW,提供从20Hz到20kHz的广泛频率范围内清晰的音频。它们具有100 ± 5dB的灵敏度和32Ω ± 15%的阻抗,确保最佳的音质。Φ15mm的扬声器提供清晰而沉浸式的音频。这些耳机具有成本效益和多功能性,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 2 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Shutdown Mode
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Headphone AMP 2 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

该库包含 Headphone AMP 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • headphoneamp2_set_command - 耳机放大器2设置命令功能。

  • headphoneamp2_enable - 耳机放大器2启用设备功能。

  • headphoneamp2_disable - 耳机放大器2禁用设备功能。

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 main.c
 * @brief Headphone AMP 2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Headphone AMP 2 Click board™, 
 * the headphone amplifier with BassMax and volume control.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of I2C module and log UART.
 * After driver initialization, the app sets the default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the Headphone AMP 2 Click board™.
 * The application wakes up the device, enables BassMax and Maximum Gain modes, 
 * and switches the sound volume from level 1 to the max level.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "headphoneamp2.h"

static headphoneamp2_t headphoneamp2;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    headphoneamp2_cfg_t headphoneamp2_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.
    headphoneamp2_cfg_setup( &headphoneamp2_cfg );
    HEADPHONEAMP2_MAP_MIKROBUS( headphoneamp2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == headphoneamp2_init( &headphoneamp2, &headphoneamp2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( HEADPHONEAMP2_ERROR == headphoneamp2_default_cfg ( &headphoneamp2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static headphoneamp2_cmd_t cmd_ctrl;
    cmd_ctrl.wakes_up = HEADPHONEAMP2_CMD_ENABLE;
    cmd_ctrl.bass_max = HEADPHONEAMP2_CMD_ENABLE;
    cmd_ctrl.gain_max = HEADPHONEAMP2_CMD_ENABLE;
    cmd_ctrl.volume   = HEADPHONEAMP2_VOL_MUTE;
    
    log_printf( &logger, " Volume : " );
    for ( uint8_t volume = HEADPHONEAMP2_VOL_LVL_1; volume <= HEADPHONEAMP2_VOL_LVL_MAX; volume++ )
    {
        cmd_ctrl.volume = volume;
        if ( HEADPHONEAMP2_OK == headphoneamp2_set_command( &headphoneamp2, cmd_ctrl ) )
        {
            log_printf( &logger, "|" );
        }
        Delay_ms( 1000 );
    }
    log_printf( &logger, "\r\n-------------------------\r\n" );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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