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30 分钟

使用LM4811和STM32F410RB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 Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Headphone AMP Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

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

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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 STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

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
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Clock Signal
PC8
PWM
Gain Control
PC14
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 Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB 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 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

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 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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