终于实现USB Microphone录音功能

crush丢丢 · 发表于 2017-2-24 20:51:11

/* Main Buffer for Audio Control Requests transfers and its relative variables */
uint8_t AudioCtl[64];
const uint16_t VOL_MIN = 0x0000; /* Volume Minimum Value */
const uint16_t VOL_MAX = 0x1400; /* Volume Maximum Value */
const uint16_t VOL_RES = 0x0400; /* Volume Resolution */
const float VOL_AMP[6] = {1.0f, 1.6f, 2.5f, 4.0f, 6.3f, 10.0f};

大神请教一下代码里面的这些是从数据手册得出么怎么得到的呢

crush丢丢 · 发表于 2017-2-24 21:02:58

大神，不还意思还要在你这里留言了。我有个问题要打搅你。
为什么usbd_audio_DataIn里面取24bits的IIS数据的高16位数据发送出去，那么剩下的8位怎么处理，被丢弃了么？为什么呢？

lvehe · 发表于 2017-2-27 10:29:23

crush丢丢发表于 2017-2-24 21:02
大神，不还意思还要在你这里留言了。我有个问题要打搅你。
为什么usbd_audio_DataIn里面取24bits的IIS数据 ...

不知你从哪看出是24位数据的，设置的就是16位数据啊

lvehe · 发表于 2017-2-27 10:31:58

crush丢丢发表于 2017-2-24 20:51
/* Main Buffer for Audio Control Requests transfers and its relative variables */
uint8_t AudioCtl ...

我自己定义的

crush丢丢 · 发表于 2017-3-7 05:54:27

lvehe 发表于 2017-2-27 10:29
不知你从哪看出是24位数据的，设置的就是16位数据啊

大神还是有些问题要请教你下
1.数据手册里面说The output data‐word length is 24 bits per channel. 你在mic _i2s.c 文件中也定义了I2S_InitStructure.I2S_DataFormat = I2S_DataFormat_24b;
2.而你在MicDataProcess(void)函数中
for (i = 0; i < Buff_Size / 2; i++) //2字节
{
tmp = I2S_Buffer[i*4] * vol + 0.5f;
if (tmp >= 32767)
{
tmp = 32767;
}
else if (tmp <= -32767)
{
tmp = -32767;
}
buff = (int16_t)tmp; //= I2S_Buffer[i*4];
所以我问你接收了24位数据，却只取了后面的16位数据，前面八位都丢了么？
3.大神你说自己定义了声音放大倍数，我不太懂，声音放大倍数就是说，i2s接收到的PCM二进制数据乘以一个比例因子，就可以达到声音放大的效果么？以及怎么通过这些数据来确定放大到多少dB呢
4.最后一个问题是关于i2s中断处理函数，处理二进制数据时候，怎么确保声音信号在中断的时候不会丢失呢？
感谢楼主之前耐心的答复

lvehe · 发表于 2017-3-7 11:47:16

本帖最后由 lvehe 于 2017-3-7 11:50 编辑

crush丢丢发表于 2017-3-7 05:54
大神还是有些问题要请教你下
1.数据手册里面说The output data‐word length is 24 bits per channel. ...

麦克风数据是24bit的，但是输出给USB的数据是16bit的，所以只取了高16bit，丢弃了低8bit。
放大倍数问题，先看定义的最小最大和步进值：
const uint16_t VOL_MIN = 0x0000; /* Volume Minimum Value */
const uint16_t VOL_MAX = 0x1400; /* Volume Maximum Value */
const uint16_t VOL_RES = 0x0400; /* Volume Resolution */
const float VOL_AMP[6] = {1.0f, 1.6f, 2.5f, 4.0f, 6.3f, 10.0f};
电脑将0x0000~0x1400定为6个dB档位，游标移至最左端，单片机收到0x0000，游标移至最右边，单片机收到0x1400，中间就是每移一下步进0x0400，单片机就根据收到的这个值来确定放大倍数。至于具体对应的倍数是按公式来计算的，比如1.6f，20*log(1.6)=4dB，就是放大4dB，20*log(10)就是放大20dB。这些都是可以根据自己的需要来自定义的。当然，这种放大倍数是比较粗略的，而且容易引起失真。
确保声音信号不丢失，只有处理好双缓冲问题，加大缓冲空间。具体可参见以下链接。http://www.openedv.com/forum.php?mod=viewthread&tid=77439
http://www.openedv.com/forum.php?mod=viewthread&tid=76871

crush丢丢 · 发表于 2017-3-7 15:13:10

谢谢大神答复，关于麦克风数据是24bit的，但是输出给USB的数据是16bit的，所以只取了高16bit，丢弃了低8bit。还是不太理解。丢失了8bit,不是会造成失真，而且麦克风采样后是24位，取了16位应该不是数据都无效了么？

crush丢丢 · 发表于 2017-3-7 15:28:27

关于放大倍数dB我现在理解啦，但是tmp = I2S_Buffer[i*4] * vol + 0.5f;中的0.5f我不太理解为什么是0.5f,以及tmp = 32767;中的32767是2的15次方-1，但是这里我们已经乘以vol后，比如乘以10.0f后，tmp虽然是16位的，但是它的范围已经扩大了10倍，为什么还是要限制在32767里面呢？

crush丢丢 · 发表于 2017-3-7 18:26:54

以及还有个关于配置i2s接口的小问题和配置DMA的小问题，I2S_InitStructure.I2S_CPOL=I2S_CPOL_Low,配置成低是看芯片手册的哪个地方呢，还是高低都没影响呢？以及DNA_InitStructure.PeripheralDataSize跟Memory DataSize配置成Halfword,可以配置成Word吗？然后Buffer Size减半？谢谢楼主的耐心回复

lvehe · 发表于 2017-3-8 08:21:11

crush丢丢发表于 2017-3-7 15:13
谢谢大神答复，关于麦克风数据是24bit的，但是输出给USB的数据是16bit的，所以只取了高16bit，丢弃了低8bit ...

24bit取16位只会造成一定程序的细节丢失和失真而已，什么叫数据无效？你仍然能够听得出来声音。
有符号的16位就是正负32767，当然要限制在这个范围内，否则强制转换会导致正负不分，失真更大。
I2S的问题，要看具体的芯片和stm32的编程手册来设置。这里的设置是比较通用的。

crush丢丢 · 发表于 2017-3-9 02:35:13

lvehe 发表于 2017-3-8 08:21
24bit取16位只会造成一定程序的细节丢失和失真而已，什么叫数据无效？你仍然能够听得出来声音。
有符号 ...

谢谢大神的点播，恍然大悟。

walker_he · 发表于 2017-4-27 15:54:27

楼主有试过可以支持24bit没

liuluqqzj · 发表于 2017-5-8 20:33:22

楼主，你好，我移植了你的程序，录制声音还是有问题，不知道是不是I2S采集的数据有问题。楼主有时间帮我采集一段原始的MIC PCM数据（16Khz, 16bit, 单通道）么，我想测试一下USB端是正常通的。先谢为敬。

crush丢丢 · 发表于 2017-6-20 06:07:56

lvehe 发表于 2017-3-8 08:21
24bit取16位只会造成一定程序的细节丢失和失真而已，什么叫数据无效？你仍然能够听得出来声音。
有符号 ...

USB的传输每次是16bit 而I2S格式是24bit 为什么不分成两次发送把包括24bit的32bit全部发给上位机呢？
看代码中
for (i = 0; i < Buff_Size / 2; i++) //2字节
{
tmp = I2S_Buffer[i*4] * vol + 0.5f;
if (tmp >= 32767)
{
tmp = 32767;
}
else if (tmp <= -32767)
{
tmp = -32767;
}
buff = (int16_t)tmp; //= I2S_Buffer[i*4];
}
I2S_Buffer[i*4] 这个地方只取了I2S 后16bit 因为 stm32大小端的问题。其实还是不太理解，为什么要丢弃剩下的8bits

lvehe · 发表于 2017-6-20 08:17:02

crush丢丢发表于 2017-6-20 06:07
USB的传输每次是16bit 而I2S格式是24bit 为什么不分成两次发送把包括24bit的32bit全部发给上位机呢？
看 ...

[mw_shl_code=c,true] /* USB Microphone Audio Type I Format Type Descriptor */
0x0B+9,                            /* bLength */
AUDIO_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE,    /* bDescriptorType */
AUDIO_STREAMING_FORMAT_TYPE,       /* bDescriptorSubtype */
AUDIO_FORMAT_TYPE_I,                /* bFormatType */
0x01,                               /* bNrChannels:单声道 */
0x02,                               /* bSubFrameSize : 2 Bytes per audio subframe每个音频子帧占2个字节 */
0x10,                               /* bBitResolution : 16 bits per sample每个采样为16位 */
0x04,                               /* bSamFreqType */
//B3VAL(USBD_AUDIO_FREQ),             /* tSamFreq : Audio sampling frequency coded on 3 bytes */
B3VAL(48000),
B3VAL(32000),
B3VAL(16000),
B3VAL(8000),[/mw_shl_code]在配置描述符中将数据的位数限定为16位了，如果你想改，可以改着试试。
16位只是我这个程序里是这样，USB协议并没有限制你去发挥其他可能性。
有想法就去改程序试试效果，验证自己的判断，不必太纠结。传输24位是肯定可行的。

335920284 · 发表于 2017-6-20 10:47:02

666

crush丢丢 · 发表于 2017-6-20 13:01:51

恩恩，理解啦，谢谢大神耐心回复。我做了一个跟你一样的实验，代码基本相似，我还做了个fft实验，直接将DMA收集到的数据，合成24位的，然后强转成24位的浮点型数，做fft,发现低频分量<100HZ的特别多，后来我看了下24位的信号，头几位都是00，所以有一个直流分量，而且很大

zcszdyz · 发表于 2017-8-3 11:19:43

请问下楼主，可否支持96K 2声道 16bit的录音呢，我用cubeMX生成代码时，在采样率上，最高只能是48K，而且只识别到了播放设备。

wutianjun5858 · 发表于 2017-8-21 11:39:41

真的很不错

seanbule · 发表于 2017-11-1 18:46:31

为什么有这么多错误呢

.\CMSIS\stm32f4xx.h(107): error: #35: #error directive: "Please select first the target STM32F4xx device used in your application (in stm32f4xx.h file)"

seanbule · 发表于 2017-11-1 22:49:56

为什么我编译那么多的错误

seanbule · 发表于 2017-11-1 22:50:11

搞不懂

ryuki001 · 发表于 2017-11-12 04:40:50

請問這個怎麼改成雙聲道?

shenwwyy · 发表于 2018-5-15 11:14:01

本帖最后由 shenwwyy 于 2018-5-15 11:21 编辑

您好，楼主，想请教个问题，目前已经实现USB录音功能，代码参考您的例程，但使用中发现个问题，就是在USB设备RESET再启动时，音频结束数据会出错，导致无法录音，不知道这个问题要怎么解决呢使用的是Bus Hound软件，观察USB通讯情况
模块资料如下：
模块 I2S 接口工作在 master 模式，输出为 16000Hz,16bit 的 mono pcm 音频。
需使用如下配置接收 I2S 音频数据
协议：标准 I2S 格式
采样率： 16K
采样精度： 16bit
字宽： 32bit

13372533333 · 发表于 2018-5-29 16:06:04

请问楼主我的音量调节怎么是-8DB到+6DB，这是什么情况？

13372533333 · 发表于 2018-5-29 16:08:08

还有就是我Feature Unit的 bmaControls(0)如果用16位表示，声音大一点就是失真

13372533333 · 发表于 2018-6-13 09:30:47

#define DEFAULT_OUT_BIT_RESOLUTION                   16
#define DEFAULT_OUT_CHANNEL_NBR                      2 /* Mono = 1, Stereo = 2 */
#define AUDIO_OUT_PACKET                            (uint32_t)((USBD_AUDIO_FREQ * DEFAULT_OUT_BIT_RESOLUTION/8 * DEFAULT_OUT_CHANNEL_NBR) /1000)
/* mod

Mono:1) */
#define DEFAULT_IN_BIT_RESOLUTION                   16
#define DEFAULT_IN_CHANNEL_NBR                      1 /* Mono = 1, Stereo = 2 */
#define AUDIO_IN_PACKET                            (uint32_t)((USBD_AUDIO_FREQ * DEFAULT_IN_BIT_RESOLUTION/8 * DEFAULT_IN_CHANNEL_NBR) /1000)

楼主实现了多频选择功能，默认频率是48K，单通道的话AUDIO_IN_PACKET=96，如果在电脑上把频率改成16K，AUDIO_IN_PACKET也是等于96，那样数据在传输过程中不就出现错误了吗？

youguang360 · 发表于 2019-1-19 20:45:35

请问24位数据为什么是丢弃低8位，而不是高8位。直接使用高16位，音质感觉不行，有没有谁做过24位分辨率的usb录音，或者谁能告诉我如何使用低16位数据呢？

youguang360 · 发表于 2019-1-19 23:47:31

youguang360 发表于 2019-1-19 20:45
请问24位数据为什么是丢弃低8位，而不是高8位。直接使用高16位，音质感觉不行，有没有谁做过24位分辨率的us ...

不用了。发现这个高16位就可以用作真实的16位有效数据，效果很好，不管输入信号幅度多少，都不会因为忽略了8位数据而失真。我这里失真是因为有别的信号干扰了ADC。

2018Dog · 发表于 2019-4-25 18:23:05

楼主，关于usb识别成麦克设备，和外接的麦克风有关么？如果不接麦克风，那么怎么把usb配置成麦克风设备呢？

GeorgeWu · 发表于 2019-11-12 10:21:29

楼主，请教一下添加多屏选择功能在驱动方面只要修改描述符和AUDIO_REQ_SET_CUR这块的出里面。
目前用设备描述符软件能看到多个采样率，但是在设备属性里面灰色的单一频率，不可以切换。

wzssl · 发表于 2019-12-20 23:11:43

大佬，问下我，为什么USB AUDIO_ FREG音频采样率最高只能设置为48000，不能设置为96000呢

Mr.liu · 发表于 2020-2-28 12:12:54

你好，请问怎么实现静音和音量的调节，可以大概说一下思路吗，谢谢！

Mr.liu · 发表于 2020-3-12 17:26:50

你好，我现在自己在写一个USB ADUDIO 目前实现了对SPEAKER MICROPHONE 的音量、静音控制。但是就是不知道怎么同步 speaker microphoneR的数据。可否指点一下。谢谢

宋宝磊 · 发表于 2020-3-16 10:43:32

感谢楼主分享。

yun2106118 · 发表于 2020-5-23 18:10:42

厉害

duesd · 发表于 2020-6-30 18:35:17

楼主我想问问，为什么要重新定义一个麦克风开始的程序呢它主要作用是什么呢将音频信号给到usb——in吗？谢谢！

void Mic1_Start(void)
{
DMA_ClearITPendingBit(AUDIO_DMA_RX_STREAM, AUDIO_DMA_RX_IT_MASK);
DMA_Cmd(AUDIO_DMA_RX_STREAM, ENABLE);
while(DMA_GetCmdStatus(AUDIO_DMA_RX_STREAM) != ENABLE);

SPI_I2S_DMACmd(SPI2, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);
I2S_Cmd(SPI2, ENABLE);
}