在嵌入式系统中，利用STM32系列微控制器实现音频播放是一个常见而又具有挑战性的任务。常见的播放音频的方式包括：
TIM+PWM方式： 使用定时器（TIM）和脉冲宽度调制（PWM）技术来实现音频输出。通过定时器生成一定频率的PWM信号，控制扬声器或驱动电路的工作，从而产生模拟音频输出。这种方法简单高效，适用于低功耗应用和简单音频需求。
DAC+运放放大器到喇叭： 使用数字模拟转换器（DAC）将数字音频信号转换为模拟信号，然后通过运放（放大器）放大至喇叭驱动的电平。这种方法提供高保真度的音频输出，适用于需要良好音质和音量的应用，如音乐播放和语音提示。
IIS+语音解码芯片： 使用IIS（Inter-IC Sound）接口连接专用的语音解码芯片（如VS1053），通过解码器处理和解压音频数据，然后将模拟音频信号输出到喇叭或耳机。这种方式适用于需要播放多种音频格式（如MP3、WAV等）和复杂音频处理的应用场景。
本文主要介绍如何利用DAC+运算放大器到喇叭的方式，用到的有STM32F103RCT6的DAC（数字模拟转换器）、DMA（直接存储器访问）和TIM（定时器）模块，结合HAL库（Hardware Abstraction Layer），来实现音乐的数字转模拟输出，从而实现音频播放功能。
前期准备
在开始之前，需要进行一些准备工作：
硬件准备
STM32F103RCT6最小开发板：某宝买的
功放模块：某宝买的
4Ω3W喇叭：某宝买的
开发工具的下载与安装
STM32CubeMX的下载和安装：
STM32CubeMX是STMicroelectronics提供的用于STM32微控制器系列的图形化配置工具，可以帮助快速生成初始化代码和配置文件。
Adobe Audition的下载和安装：
Adobe Audition是一款音频编辑软件，用于编辑、处理和转换音频文件格式（可将MP3文件进行编辑并保存为WAVE文件）。
WinHex的下载和安装：
WinHex是一款十六进制编辑器，用于查看和编辑二进制文件（可将GoldWave保存的.WAV文件导出为C语言的数组）。
注：该压缩包的后缀为.exe，这不是应用程序，是一个压缩格式，正常解压即可使用
WAVE(.wav)文件格式的介绍
Wave文件格式主要是用来存储音频PCM数据的。PCM数据是脉冲编码调制（Pulse Code Modulation）的音频数据，它是一种将模拟信号转换为数字信号的编码方式，PCM中的声音数据没有被压缩,。PCM数据的主要过程包括采样、量化和编码，其中采样是将模拟信号在时间上离散化，量化是将采样值按分层单位四舍五入取整量化，而编码则是将量化后的样值转换成对应的二进制码。
详细介绍可看这篇文章：WAVE(.wav)文件格式
使用STM32CubeMX生成DAC + DMA + TIM程序
一、DAC简介
DAC(Digital-to-Analog Converter)，即数字/模拟转换模块，故名思议，它的作用就是把输入的数字编码，转换成对应的模拟电压输出，它的功能与 ADC 相反。在常见的数字信号系统中，大部分传感器信号被化成电压信号，而 ADC 把电压模拟信号转换成易于计算机存储、处理的数字编码，由计算机处理完成后，再由 DAC 输出电压模拟信号，该电压模拟信号常用来驱动某些执行器件，使人类易于感知。如音频信号的采集及还原就是这样一个过程。
STM32 具有片上 DAC 外设，它的分辨率可配置为 8 位或 12 位的数字输入信号，具有两个 DAC 输出通道，这两个通道互不影响，每个通道都可以使用 DMA 功能，都具有出错检测能力，可外部触发。
二、DAC通道选择
在 STM32 中具有 2 个这样的 DAC 部件，每个 DAC 有 1 个对应的输出通道连接到特定的引脚，即：PA4-通道 1，PA5-通道 2，为避免干扰，使用 DAC 功能时，DAC 通道引脚需要被配置成模拟输入功能（AIN）。
三、新建工程
1、打开STM32CubeMX软件，点击”新建工程“
2、选择MCU和封装
3、配置时钟
RCC 设置，选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)
选择 Clock Configuration，配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz，修改 HCLK 的值为 72 后，输入回车，软件会自动修改所有配置
4. 配置调试模式
非常重要的一步，否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器，SYS 设置，选择 Debug 为 Serial Wire
四、DAC1配置
1、配置DAC1
在 Analog 中选择 DAC 设置，并选择 OUT1 Configuration 通道1
或者在右边图找到 PA4 引脚，选择 DAC_OUT1
具体配置参数如下
OUT1/2 Configuration：
对应两个输出通道。
External Trigger：
外部中断EXTI9 触发 就是使用外部中断来触发DAC。
Output Buffer：
DAC输出缓存。
DAC 集成了 2 个输出缓存，DAC输出缓存是一个内置于DAC模块中的运算放大器，用于缓冲DAC的输出信号。启用输出缓存可以改善信号驱动能力，降低输出阻抗，并提高转换速度和稳定性，无需外部运放即可直接驱动外部负载。每个 DAC 通道输出缓存可以通过设置 DAC_CR 寄存器的 BOFFx 位来使能或者关闭。如果带载能力还不行，后面就接一个电压跟随器，选择运放一定要选择电流大的型号。
使能输出缓冲后，DAC 输出的最小电压为 0.2V，最大电压为 VREF±0.2，而未使能输出缓冲则输出可达到0V。
Trigger：
选择DAC的触发方式
Timer 2/4/5/6/7/8 Trigger Out event 定时器触发，利用这种方式可以输出特定的波形。在这里我们选择定时器2。
Software trigger 软件触发，在本模式下，向 DAC_SWTRIGR 寄存器写入配置即可触发信号进行转换。
Wave generation mode：Disable（不使用波形发生器）。
2、配置DMA
点击 DMA Settings 添加 DAC_CH1 对应 DMA2 的通道3。DMA模式选择循环模式，方向选为内存到外设。
Priority：
当发生多个 DMA 通道请求时，就意味着有先后响应处理的顺序问题，这个就由仲裁器管理。仲裁器管理 DMA 通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，可以在 DMA_CCRx 寄存器中设置，有 4 个等级：非常高、高、中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段，如果两个或以上的 DMA 通道请求设置的优先级一样，则他们优先级取决于通 道编号，编号越低优先权越高，比如通道 0 高于通道 1。在大容量产品和互联型产品中，DMA1 控制器拥有高于 DMA2 控制器的优先级。
Mode：
Normal 表示单次传输，传输一次后终止传输。
Circular 表示循环传输，传输完成后又重新开始继续传输，不断循环永不停止。
Increment Address：
Peripheral 表示外设地址自增。
Memory 表示内存地址自增。
Data Width：
Byte 一个字节。
Half Word 半个字，等于两字节。
Word 一个字，等于四字节。
五、TIM2配置
1、配置TIM2
在 Timers 中选择 TIM2 设置，时钟源 Clock Source 选择内部时钟 Internal Clock。
在 Parameter Settings 进行具体参数配置。
Prescaler（时钟预分频数）：0 驱动计数器的时钟 CK_CNT = CK_INT(即72MHz)/(0+1) = 72MHz 即不分频
Counter Mode（计数模式）：Up（向上计数模式）
Counter Period（自动重装载值）：9000-1
auto-reload-preload（自动重装载）：Disable（不使能）
TRGO Parameters（触发输出）：Update Event（更新事件） 在定时器的定时时间到达的时候输出一个信号(如：定时器更新产生TRGO信号来触发DAC的同步转换)
2、代码生成
输入项目名和项目路径（项目名称和路径不要包含中文），选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5。
每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件
不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。
点击 GENERATE CODE 生成代码。
使用Adobe Audition和WinHex生成音频波形数据表
一、将MP3文件转换成Wav文件
用 Adobe Audition 打开一个MP3音频文件，选择一段区域。右键，存储选区为。
设置参数，然后导出
格式：Wave PCM
采样类型：8000 Hz，单声道，8位
去除包含标记和其他元数据，这样生成的文件更小
采样频率越高，文件越大，后面生成的波形数据表会更大，根据上面TIM2的参数配置：
TIM2的定时器频率：f = Tclk/[(psc+1) * (cnt+1)] = 72MHz/9000 = 8KHz。
定时器时钟Tclk：72MHz
预分频器psc：0
自动重装载值cnt：8999
所以我们采样频率选择 8000 Hz，位深选择 8位。
二、将生成的Wav文件生成音频波形数据表
用WinHex打开刚保存的Wav文件，并将其生成16进制数组并复制
生成后的16进制数组如下：
unsigned AnsiChar data[46606] = {
0x52, 0x49, 0x46, 0x46, 0x06, 0xB6, 0x00, 0x00, 0x57, 0x41, 0x56, 0x45, 0x66, 0x6D, 0x74, 0x20,
0x10, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x40, 0x1F, 0x00, 0x00, 0x40, 0x1F, 0x00, 0x00,
0x01, 0x00, 0x08, 0x00, 0x64, 0x61, 0x74, 0x61, 0xE2, 0xB5, 0x00, 0x00, 0x81, 0x80, 0x82, 0x81,
0x7E, 0x81, 0x81, 0x80, 0x7E, 0x81, 0x82, 0x81, 0x80, 0x82, 0x7F, 0x81, 0x7F, 0x80, 0x82, 0x7D,
0x7E, 0x82, 0x7F, 0x81, 0x80, 0x83, 0x7D, 0x7F, 0x80, 0x80, 0x80, 0x80, 0x81, 0x81, 0x80, 0x81,
0x81, 0x7E, 0x80, 0x80, 0x7E, 0x80, 0x80, 0x82, 0x7F, 0x80, 0x80, 0x80, 0x80, 0x80, 0x7E, 0x82,
0x7F, 0x7E, 0x82, 0x81, 0x82, 0x7E, 0x81, 0x82, 0x7D, 0x7E, 0x83, 0x82, 0x7F, 0x7E, 0x82, 0x81,
0x7F, 0x7C, 0x80, 0x82, 0x80, 0x81, 0x82, 0x81, 0x80, 0x7F, 0x81, 0x80, 0x7F, 0x7F, 0x82, 0x7F,
0x80, 0x7F, 0x7E, 0x80, 0x81, 0x81, 0x7F, 0x81, 0x82, 0x7F, 0x80, 0x80, 0x82, 0x80, 0x7F, 0x7F,
0x82, 0x7E, 0x7E, 0x81, 0x80, 0x80, 0x80, 0x80, 0x7F, 0x7F, 0x7E, 0x80, 0x82, 0x81, 0x80, 0x81,
......（数组太大不贴上来了）
};
注意注意，特别重要，DMA计数寄存器通常是16位的，因此DMA的最大计数值为65535。DMA的计数值指的是在一次DMA传输操作中需要传输的数据单元数，这些数据单元的大小取决于数据对齐方式，可以是字节（byte）、半字（halfword）或字（word）。每传输一个数据单元，DMA控制器会将计数值减1，直到达到0时传输完成。因此，数组大小不要超过65535个数据单元，否则DMA无法一次性传输全部数据，可能导致音乐播放中断或数据传输不完整的问题。
我理解的DAC+DMA+TIM的工作流程：DAC的触发源为TIM中断，因此每次TIM触发中断时，会触发DAC模块。DAC在接收到TIM中断后，会根据DMA传输的新数据生成相应的模拟电压输出。DMA自动从内存中获取下一个数据并将其传输到DAC，以实现连续更新模拟输出的功能。
将音频数据移植到STM32程序中并通过DAC输出音频信号
打开上面使用STM32CubeMX生成的STM32程序，将生成的16进制数组复制到main.c如下位置，同时修改unsigned AnsiChar为const uint8_t
修改音频数据，将Wav文件协议头删除掉，留下音频数据，Wav协议具体看上面WAVE(.wav)文件格式的介绍，如下图，将红框中的协议头删除
同时，数组大小也需要改变，协议头的大小为44个字节，所以数组大小也需要更改大小，如下
在main函数中
添加 HAL_TIM_Base_Start() 函数，启动定时器。
添加 HAL_DAC_Start_DMA()函数，启动 DAC 的 DMA 输出。
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_DAC_Init();
MX_TIM2_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
HAL_DAC_Start_DMA(&hdac, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t *)data, sizeof(data), DAC_ALIGN_8B_R);
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
观察波形数据
将程序烧录到STM32F103RCT6开发板中，用示波器测量PA4引脚，波形如下
观察波形和上面截取的MP3文件，可以看到两个波形是一样的，至此我们的DAC已正确输出音频信号，接下来只需将功放模块和喇叭正确连接上即可播放音乐。
播放音乐
将STM32F103RCT6开发板和功放模块和喇叭按下图进行连接，连接完成之后对STM32F103RCT6开发板进行上电，就可以听到喇叭播放音乐。
STM32+功放+喇叭播放音乐
注意事项
用户代码要加在 USER CODE BEGIN N 和 USER CODE END N 之间，否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后，会被删除。
总结
本文详细介绍了如何在STM32系列微控制器上实现音频播放，涵盖了从硬件准备、工具安装、音频文件处理到代码实现的全过程。以上内容仅作为个人开发时的学习总结，欢迎各位大佬对本文提供的代码和方法提出改进意见和建议，共同进步。
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