振南实战项目 模控开关与音频播放 2
----《成本与功能的取舍》
项目初期，0.2V信号的检测还是首要的问题。项目方又补充了需求：要尽量降低成本，越低越好！
一开始项目方打算使用STC15W204S SOP8封装，STC官方报价是1.35元。
我向项目方提出了几个问题：
1、Flash容量太小，音频数据存放在哪？
2、没有硬件PWM，如何作PWM音频？IO模拟PWM效果会比较差。
3、没有ADC如何采集电压信号？
他问我：“那需要多大的Flash容量？” 我说：“你要播放的音频数据有多大？” 他说：“我要播放的就是电话铃声，大约2秒吧！” 我说：“按能够接受的最低采集率8KHZ来说，按8位计算，需要大约16KB容量！” 他说：“那么大啊？怎么能让数据量小一点？” 我说：“可以降低采集率，不过8KHZ已经是最低了，再低的话音效就很差了！” 【音频格式默认使用无压缩的PCM】
最后解决方案是：将音频缩短到了1s，换用Flash容量更大的单片机芯片。考虑到PWM和ADC，最终选用IAP15W413AS SOP16封装。
在价格上贵了近1块钱，关于这一点，项目方很不满意，但也没什么办法！他一开始选STC15W204，是因为他很多问题没有考虑到，只单单考虑成本低。
大家有没有注意到，STC的单片机中集成有一个模拟比较器，它的功能就是将两个信号进行比较，如果v2大于v1，则输出1，反之输出0。
对于0.2V电压的检测，振南一开始的方案是使用ADC+基准电压。当我看到STC这个模拟比较器之后，我马上PASS掉了前面的方案。我可以不用ADC，而把0.2V电压检测出来！
基本原理是这样的：
图中V1由1.2V电压，经过5K-1K分压得到，为恒定的0.2V电压。使用模拟比较器将它与V2（待测信号）进行比较，输出V2>V1的结果。
这样一来，我们就可以把ADC省下了！这样一来，似乎我们使用IRC15W207S也差不多（把音频再缩一缩，降为6KHZ采样率，然后通过一些音频插值算法来补偿），它价格才1.4元。但是一个硬伤又来了，STC芯片好像没有ADC的型号，PWM也没有！
那能不能IO模拟PWM呢？IO模拟PWM和硬件PWM在效果上有什么差异？最重要的一点就是IO模拟PWM的频率可能远没有硬件PWM高。有人说：“我原来用51的IO模拟PWM去作电机调速也很好啊，频率不需要太高吧！”那是电机控制，PWM用2K~10K即可【关于PWM的一些讲解，请见振南网站相关实验】。但是于音频来说，因为它电压变化要求比较精准，换句话说，我们要用PWM来产生一个DAC的效果。通过数字合成的方式产生出对应的模拟量。在理论上来说，对于音频PWM的频率要达到音频频率的20倍以上，也就是说对于一个音频采样点，在它的采集周期内，PWM要产生不低于20个PWM周期。这样，再加上PWM后级的一些滤波电路，隔直处理等，才能更接近于音频信号。
我们来看看常见的音频信号频率：
大部分的音频频率都几百HZ到10KHZ这个范围内，以10KHZ来说，20倍就是200KHZ。我们要让PWM的频率达到200KHZ，才能得到比较好的音频播放效果。
STC单处机最高工作频率为33MHZ，他的8位PWM的频率为33000K/256=130KHZ。可以看到，即使是硬件PWM也达不到200KHZ，但起码能用于音频。而IO模拟PWM，基于定时器与中断，因为涉及中断响应，出栈入栈，导致它PWM频率最高也就在4KHZ这个水平上。作一些惯性器件的控制也可以，比如电机、加温等，但是作音频，还是不行！
那有人问，我就用4KHZ PWM来作音频会怎么样？答：很可能根本没声音！
1、频率越低，越趋向于直流，交流特性越弱，根本就不了隔直电容；
2、频率太低，对音频采样点电压的合成不够，听到的很可能就是“呜呜”声！
所以，硬件PWM是必需的，IAP15W413AS（STC15W408AS）还是比较合适的选择。
楼主
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