初学者
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通过使用TPA3138D2和STM32G431RB让您的音乐充满活力

放大您的节奏——因为您的音乐应当震撼人心!

AudioAmp 5 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

AudioAmp 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

升级您的音频设置,释放扬声器的全部潜力。我们的高品质放大器设计用于提供强大、清晰且无失真的声音。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AudioAmp 5 Click基于TPA3138D2,这是一款来自德州仪器的无电感立体声D类音频放大器。它具备许多使其成为电池供电和独立主动扬声器的理想解决方案的特性。电源电压方面非常灵活:可以在3.5V到14.4V范围内工作。在电源连接器仅有3.5V的情况下,仍能为6Ω负载(每通道)提供1W功率。然而,其标称工作电压为12V,连接6Ω扬声器时可达到10W功率,总谐波失真(THD)仅为1%。TPA3138D2 IC具有一组保护功能,包括输出短路、过温、欠压和过压保护。如果这些保护中的任何一个被激活,这些保护将报告在SD/FAULT(EN)I/O引脚上。TPA3138D2 IC还可以检测输出端的恒定直流电流。当发生直流检测事件时,输出将关闭,保护连接的扬声器。直流检测事件通常在电路上电时触发,因此建议将EN引脚保持在低电平短时间内,防止错误的直流检测报告和响亮的噪声。TPA3138D2的输出级以桥接负载(BTL)拓扑运行。这意味着每个通道有两个输出:反相和非反相(OUTN和OUTP)。D类放大器通过调制输出电压的脉宽产生声音。它提供两种PWM调制方案的选

择,通过IC的MODE_SEL引脚选择。该引脚连接到mikroBUS™的RST引脚,在此Click板上标记为MDS。默认情况下,一个电阻将MDS引脚拉到低电平。当MDS引脚设置为低电平时,TPA3138D2使用BD调制方案。该方案减少了输出端典型LC重建滤波器的需求。在没有输入的情况下,OUTN和OUTP均相位同步,具有50%的占空比。在这种情况下,扬声器中没有电流。当音频信号的正半相应用于输入时,占空比将同时在OUTP增加和在OUTN减少。对于输入的负半相,将发生相反的情况。脉宽差异越大,连接的扬声器中的电流就越大。当MDS引脚设置为高电平时,TPA3138D2使用1SPW调制方案。该方案允许低空闲电流和更好的整体效率,但代价是增加了THD。OUTP和OUTN都保持在大约15%的占空比。当输入信号应用时,一个输出被驱动到GND,而另一个输出增加。调制通过此单个输出进行,减少了开关损耗。同样,正半相将导致OUTN被驱动到GND,而输入信号的负半相导致OUTP被驱动到GND。SD/FAULT引脚允许主机MCU启用/禁用输出。将此引脚拉到低电平使

输出静音,TPA3138D2 IC进入低电流状态,将电源电流降至最低水平。在切断电源前静音TPA3138D2可以减少可能出现的噼啪声和咔哒声。SD/FAULT引脚连接到mikroBUS™的CS引脚,在此Click板上标记为EN,一个电阻将其拉到高电平。AudioAmp 5 Click上有可选的输入增益。将低电平应用于GAIN_SEL引脚将输入增益设置为20dB。高电平将输入增益设置为26dB。这允许匹配输入信号以达到最佳输出电平。该引脚连接到mikroBUS™的PWM引脚,在此Click板上标记为GS,并通过一个电阻拉到低电平。外部电源应连接到VIN端子。线路电平音频源可以连接到LINE IN 3.5mm插孔立体声连接器,而扬声器应连接到标记为OUTL和OUTR的角形弹簧端子。这些端子的极性在顶部覆盖层上有标记。此Click板可以在3.3V或5V逻辑电压级别下工作,通过VCC SEL跳线选择。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。然而,此Click板配备了一个库,包含易于使用的函数和示例代码,可用作进一步开发的参考。

AudioAmp 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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

NC
NC
AN
Mode Selection
PC12
RST
Chip Enable/Fault
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Gain Selection
PC8
PWM
NC
NC
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

AudioAmp 5 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 STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro 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 Compiler Selection Step Image 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AudioAmp 5 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • audioamp5_mode_select - 此函数将设备置于所需模式。

  • audioamp5_gain_select - 此函数执行所需的增益选择。

  • audioamp5_config_update - 此函数用于更新模块配置。

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 Audio Amp 5 Click example
 * 
 * # Description
 * This example consist of sending special commands for audio output control, 
 * selecting different output modes and turning on/off the audio output.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes GPIO interface on the desired mikrobus selection,
 * and performs a device init configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Checks the entered command and, if the command is valid,
 * performs a device configuration which the entered command determines.
 * 
 * 
 * \author Petar Suknjaja
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "audioamp5.h"

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

static audioamp5_t audioamp5;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    audioamp5_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.

    audioamp5_cfg_setup( &cfg );
    AUDIOAMP5_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    audioamp5_init( &audioamp5, &cfg );
    
    audioamp5_default_cfg( &audioamp5 );
    log_printf( &logger, "** Audio Amp 5 is initialized **\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.
    
    audioamp5_gain_select( &audioamp5, AUDIOAMP5_GAIN_26DB );
    audioamp5_config_update( &audioamp5 );
    log_printf( &logger, "** Gain value is 26dB **\r\n" );    

    Delay_ms ( 5000 );

    audioamp5_gain_select( &audioamp5, AUDIOAMP5_GAIN_20DB );
    audioamp5_config_update( &audioamp5 );
    log_printf( &logger, "** Gain value is 20dB **\r\n" );  
    
    Delay_ms ( 5000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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