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针对前面2篇文章的一个细节的修订（UAC ADC/DAC录音播放，以及UAC ADC/PWM录音播放）

news 2025/8/16 13:41:08

1. 前言

本文主要是为了修正前面2篇文章的一个bug, 就是从ADC采集并填充数据的时候，左/右声道没有填充相同的数据。从UAC接收数据并发送给DAC/PWM的时候，把左右声道的数据全部扔给了一个DAC/PWM来播放, 没有从中只抽出一个声道的数据来播放。从原理上说，这样是不好的。
32kHz采样后分配给两个声道，每个声道实际上是以16kHz速率播放，这意味着每个声道的Nyquist频率应为8kHz，如果没有适当的低通滤波处理（滤除高于8kHz的频率），在将32kHz数据转换为16kHz声道时会产生混叠(aliasing)失真
前面存在问题的这2篇文章名字如下：
《Cherryusb UAC例程对接STM32内置ADC和DAC播放音乐和录音(中)=＞UAC+STM32 ADC+DAC实现录音和播放》
《Cherryusb UAC例程对接STM32内置ADC和PWM播放音乐和录音(下)=＞UAC+STM32 ADC+PWM实现录音和播放》

2. 针对《Cherryusb UAC例程对接STM32内置ADC和DAC播放音乐和录音(中)=＞UAC+STM32 ADC+DAC实现录音和播放》的修正

首先这个temp_buffer的size修改为DAC_DMA_BUFFER_SIZE*2

USB_NOCACHE_RAM_SECTION USB_MEM_ALIGNX uint16_t temp_buffer[DAC_DMA_BUFFER_SIZE*2];

然后修改HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback和HAL_ADC_ConvCpltCallback函数，对于每个sample，我们重复填入ringbuffer，让左右声道一样

void HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{if (hadc->Instance == ADC1){// 处理前半部分ADC数据for (int i = 0; i < ADC_DMA_BUFFER_SIZE; i++){// 将12位ADC数据转换为16位音频数据uint16_t adc_value = adc_dma_buffer[i];int16_t audio_sample = adc_value - 32768;// 写入ringbufferrt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2);rt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2); /*左右声道填一样的值, 重复填一遍*/}rt_sem_release(adc_data_ready_sem);}
}void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{if (hadc->Instance == ADC1){// 处理后半部分ADC数据for (int i = ADC_DMA_BUFFER_SIZE; i < ADC_DMA_BUFFER_SIZE * 2; i++){uint16_t adc_value = adc_dma_buffer[i];int16_t audio_sample = adc_value - 32768;rt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2);rt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2); /*左右声道填一样的值, 重复填一遍*/}rt_sem_release(adc_data_ready_sem);}
}

对于dac线程, 需要修改的包括：一次要从ringbuffer读取DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 4字节数据，然后从temp_buffer中抽取偶数序列的数据填充dma_buffer。相当于DAC只播放一个声道的数据。

static void usb_to_dac_thread_entry(void *parameter)
{while (1){// 等待DAC缓冲区需要填充if (rt_sem_take(dac_data_req_sem, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK){uint16_t *target_buffer;// 根据标志确定填充哪个缓冲区if (buffer_ready_flag == 1)target_buffer = &dac_dma_buffer[0];  // 前半缓冲区elsetarget_buffer = &dac_dma_buffer[DAC_DMA_BUFFER_SIZE];  // 后半缓冲区// 从USB ringbuffer读取数据if (rt_ringbuffer_data_len(&usb_to_dac_ring) >= DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 4){size_t read_len = rt_ringbuffer_get(&usb_to_dac_ring, (uint8_t *)temp_buffer, DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 4);// 数据格式转换并填充目标缓冲区for (int i = 0; i < read_len/4; i++){int16_t audio_sample = ((int16_t *)temp_buffer)[2*i];  /*只播放偶数声道数据*/target_buffer[i] = (audio_sample + 32768) >> 4;}} else{// 数据不够时填充静音memset(target_buffer, 0x80, DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 2);}}}
}

定时器MX_TIM2_Init函数的修改，频率修改为16kHz(之前为32kHz)，也就是说ADC和DAC都只需要以16kHz进行采集和播放

   /* USER CODE END TIM2_Init 1 */htim2.Instance = TIM2;htim2.Init.Prescaler = 0;htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim2.Init.Period = 14999; /*adc_dac_sample 240e6/15000=16kHz*/htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)

3. 针对《Cherryusb UAC例程对接STM32内置ADC和DAC播放音乐和录音(中)=＞UAC+STM32 ADC+DAC实现录音和播放》的修正

首先这个temp_buffer的size修改为DAC_DMA_BUFFER_SIZE*2

USB_NOCACHE_RAM_SECTION USB_MEM_ALIGNX uint16_t temp_buffer[DAC_DMA_BUFFER_SIZE*2];

然后修改HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback和HAL_ADC_ConvCpltCallback函数，对于每个sample，我们重复填入ringbuffer，让左右声道一样

void HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{if (hadc->Instance == ADC1){// 处理前半部分ADC数据for (int i = 0; i < ADC_DMA_BUFFER_SIZE; i++){// 将12位ADC数据转换为16位音频数据uint16_t adc_value = adc_dma_buffer[i];int16_t audio_sample = adc_value - 32768;// 写入ringbufferrt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2);rt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2); /*左右声道填一样的值, 重复填一遍*/}rt_sem_release(adc_data_ready_sem);}
}void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{if (hadc->Instance == ADC1){// 处理后半部分ADC数据for (int i = ADC_DMA_BUFFER_SIZE; i < ADC_DMA_BUFFER_SIZE * 2; i++){uint16_t adc_value = adc_dma_buffer[i];int16_t audio_sample = adc_value - 32768;rt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2);rt_ringbuffer_put(&adc_to_usb_ring, (uint8_t *)&audio_sample, 2); /*左右声道填一样的值, 重复填一遍*/}rt_sem_release(adc_data_ready_sem);}
}

对于dac线程, 需要修改的包括：一次要从ringbuffer读取DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 4字节数据，然后从temp_buffer中抽取偶数序列的数据填充dma_buffer。相当于PWM只播放一个声道的数据。

static void usb_to_dac_thread_entry(void *parameter)
{while (1){// 等待DAC缓冲区需要填充if (rt_sem_take(dac_data_req_sem, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK){uint32_t *target_buffer;// 根据标志确定填充哪个缓冲区if (buffer_ready_flag == 1)target_buffer = &dac_dma_buffer[0];  // 前半缓冲区elsetarget_buffer = &dac_dma_buffer[DAC_DMA_BUFFER_SIZE];  // 后半缓冲区// 从USB ringbuffer读取数据if (rt_ringbuffer_data_len(&usb_to_dac_ring) >= DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 4){size_t read_len = rt_ringbuffer_get(&usb_to_dac_ring, (uint8_t *)temp_buffer, DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 4);// 数据格式转换并填充目标缓冲区for (int i = 0; i < read_len/4; i++){int16_t audio_sample = ((int16_t *)temp_buffer)[2*i]; /*只播放偶数声道数据*/target_buffer[i] = ((uint16_t)((int16_t)audio_sample + 32768) * 1499)/65535;}} else{// 数据不够时填充静音for(int i = 0; i < DAC_DMA_BUFFER_SIZE; i++){target_buffer[i] = 1499/2;}// memset(target_buffer, 0x00, DAC_DMA_BUFFER_SIZE * 4);}}}
}

定时器MX_TIM2_Init函数的修改，频率修改为16kHz(之前为32kHz)，也就是说ADC都只需要以16kHz进行采集

   /* USER CODE END TIM2_Init 1 */htim2.Instance = TIM2;htim2.Init.Prescaler = 0;htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim2.Init.Period = 14999; /*adc_dac_sample 240e6/15000=16kHz*/htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)

定时器MX_TIM12_Init函数的修改，频率修改为16kHz(之前为32kHz)，也就是说DAC都只需要以16kHz进行播放

   /* USER CODE END TIM12_Init 1 */htim12.Instance = TIM12;htim12.Init.Prescaler = 0;htim12.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim12.Init.Period = 14999; /*pwm_dac 240e6/15000=16kHz*/htim12.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim12.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim12) != HAL_OK)