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30 分钟

使用LM4811和STM32F031K6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 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Headphone AMP Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

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 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 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
PA11
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Clock Signal
PA8
PWM
Gain Control
PA12
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-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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

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 ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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 ( 1000 ); 
        Delay_ms ( 1000 );   
    }
    
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    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 ( 1000 ); 
        Delay_ms ( 1000 );   
    }
       
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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