本文转自数码之家，作者wangyz1997。
最近在使用STM32F4调试一个MP3播放器，使用STM32F411+WM8978，支持WAV、FLAC和MP3格式，因此积累了好多音频方面的代码。有一天突然突发奇想，STM32F411的时钟频率有100MHz，那么能流畅播放MP3的最低频率能到多少呢？经过实测，30M！这个数据可真是震撼到我了，居然这么低的时钟频率即可流畅解码FLAC和MP3，突然觉得用F4做这个MP3有点浪费……（当然还是要做的，毕竟音质好）
于是脑洞大开……能不能用F1完成这个播放器呢？并且脑子中诞生了一个大胆的想法——这个播放器最好能做到最简化，让所有有最小系统的人都可以体验到音乐的乐趣。
个人使用的音乐播放器是网易云音乐，它上面下载的FLAC文件都是LV8的，解码需要90k左右的内存，F1自然是全系列都不能满足，但是LV2需要的内存和MP3差不多，需要30k多的内存，这样大部分大容量的F103就能满足了。由于懒得每首歌都转换，就没有移植FLAC的解码，其实是很好实现的，并且解码FLAC所需要的MIPS是比MP3小的。
由于使用F4芯片里面有独立的音频PLL和全功能的IIS，F1里面的IIS是残废的（除非使用外置时钟，否则时钟误差极大），因此就排除了用外置DAC的想法。突然，我想到大容量的芯片里面有内置的DAC！那么我们能不能就用这个DAC就输出音频呢！
首先查看选型表，我们常见的STM32F103RCT6就能满足我们的需求，看图。
STM32F103RC大容量系列，有48k的内存（据说是和ZET6一样的晶元，说不定能用上64K，但是这里48K已经足够），还有双路DAC，正好两个声道，用它做播放器，岂不是美滋滋。
等等…这个DAC是12位的。我们常见的音频文件都是16位的，这个DAC并不能接受我们常见的音频文件，需要进行一个转换，这也成了浪费我时间最多的步骤。有人可能会问，12位音质会不会很差啊？我可以负责的告诉你，音质绝对说的过去，至少木耳是听不出来和手机明显的差别的。
说完了DAC的位数，好多人可能还会怀疑这个内置DAC的性能问题。经过手册查询，这个DAC输出值从最低到最高需要4us，也就是250KHz，对于音频完全没问题，而且音频也不会出现幅度这么大的数据。并且带一个可配置的输出缓冲器，可以省掉外部的运放，直接驱动一定的负载，真的离极简设计越来越近了。
说干就干。首先将以前移植好的SD卡驱动简单移植，实现了文件的读取以后，就开始移植WAV播放程序。先移植它是因为WAV不需要解码，直接读文件送进去就好。这里需要提一下我程序框架的问题。由于以前已经有成熟的MP3，因此程序都是有一套框架的。基本的就是设置IIS等参数，然后读文件，等待当前缓冲区播放完再继续读取然后解码。因此我的程序中出现一些IIS字眼不要担心……只是直接移植，懒得改了。
音频播放是定时器+DAC+DMA，这个例程ST官方就有提供，我只是简单移植就让DAC双通道输出了正弦波。
定时器部分就是产生一个和音频文件采样率相同的时钟给DAC，让DAC按照这个速度去找DMA取数据，DMA有两个缓冲区，播放一个缓冲区的时候读取和解码另一个缓冲区，这样纯硬件的播放可以保证恒定并且正确的播放速度，并且不需要使用CPU进行数据的搬运。当一个缓冲区播放完以后，产生中断，切换缓冲区，继续读取。下面是DMA和定时器的初始化代码。
接下来就是把缓冲区改成文件了。一到这儿我傻眼了，F4的DMA有双缓冲模式，F1没有…正在我一筹莫展的时候，我发现F1的DMA中断有一个半传输中断，这玩意儿不就和双缓冲一样的东西嘛……只需要取两倍的缓冲区大小，然后使能半传输和传输完成中断，就能实现类似双缓冲的无缝播放的效果。
注意这里的DataRequestFlag一定要加__IO也就是volatile修饰，要不会被优化掉，卡死在while里。
这里的DualSine12Bit就是缓冲区了，根据中断类型返回是缓冲区起始地址还是加上一个缓冲区（也就是后一半）的地址。
有了数据，声音是出来的。但是杂音非常非常大，只能听到一点点音乐。我想起来我是直接把立体声16位的数据送给DAC的双通道左对齐寄存器（DAC->DHR12LD），我原以为这样就能一次传输两个通道的数据并且舍弃掉低4位，但是我错了。查阅资料发现，IIS的16位数据是signed short，也就是有符号位的，并且负数是用补码保存的，然而我们这里的DAC应该工作在中值为2048（一半参考电压，加耦合电容），因此音频数据我们需要稍微处理一下，如下面程序所示，除以16再加2048转换成无符号数。
经过这样处理，音频已经能很好地播放了，并且音质严重超出了我的预期，真的是很不错，并且DAC的驱动力真的很大，我的耳机串了一个1k的电阻，音量才到人耳舒适的范围，加上两个10uF的耦合电容，要是不算最小系统和SD卡模块总共只需要四个元件。由于电阻很大，因此电容很小也能获得很低的相应频率。
为了换歌曲方便，我加了两个按键，分别是上一曲和下一曲，还加了一个10K的双联音频电位器调整音量，自此一个WAV播放器就搞定了。
硬件连接如上图所示，端口可以在程序里修改。SD卡使用SPI2，CS脚是PB12，CLK=PB13，MISO=PB14,MOSI=PB15。
整个播放器只用了8个IO口！要是只用一个下一曲还可以再省一个，最小系统周围一圈IO口显得空空荡荡的……
整体照，一个最小系统加一个SD卡模块+一个自己焊接的小板子
小板子特写，总共两个电阻两个电容一个电位器两个按键和一个耳机座。
最小系统的IO显得空荡荡的……
SD卡模块，治好颈椎病
接下来的MP3解码也就轻而易举了。移植了HELIX库，声音也很轻松的出来了。
最后，我还将MP3解码器移植了一份直接从ROM读取数据的版本，这样就可以方便的做开机语音和语音提示之类的了。程序只占用了40k，ROM还剩下了200K左右，放44.1KHz，16Bit，64KBps的单声道音频可以放半分钟多，足够了。有兴趣的可以用JLINK烧一个不带任何ID3信息的MP3文件到0x08020000也就是128k的地方感受一下开机语音。
惯例上程序，做这个播放器的初衷很简单，就是希望所有有最小系统的人都可以轻松地享受到音乐的乐趣！
本文转自数码之家，作者wangyz1997。
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