音频——C语言生成正弦波并用 I2S 输出

已于 2023-11-07 20:41:52 修改
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分类专栏： 音频 文章标签： 正弦波数组 I2S AP THD+N 采样频率和采样位数
于 2023-02-21 21:37:46 首次发布
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本文介绍了如何使用C语言在PC端生成1KHz正弦波数组，并通过I2S在MCU端输出。内容包括正弦波生成原理、代码实现、不同采样率下的数组生成、USB麦克风测试以及AP仪器的波形、FFT、THD+N和频率测试。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

文章目录

I2S 输出正弦波

  • PC 端：生成一个频率为 1KHz 的正弦波 C 语言数组
  • MCU 端：将正弦波数组使用 I2S 输出
  • AP 端：接收从 MCU I2S 端口出来的正弦波数据并测量 THD+N 等数据

PC 端 C 语言生成正弦波数组

原理

三角函数的公式 y = A s i n w x y = Asinwx

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在C语言中生成正弦波信号并通过I2S（Inter-IC Sound）接口输出，通常需要以下几个步骤： 1. **安装库支持**：首先确保你的开发环境如STM32CubeIDE等已经包含了音频处理相关的库，例如HAL库和MbedTLS库，它们可以帮助管理I2S通信。 2. **数学计算**：使用数学库函数（如sin()）生成模拟正弦波，频率由你指定。比如，如果你想要每秒输出44100次采样点的音频，可以使用固定的时间间隔计算每个样本的幅度。 ```c double frequency = 44100; // 举例，44.1kHz double sample_period = 1.0 / frequency; int16_t sample = sin(2 * M_PI * current_time * frequency); ``` 3. **I2S设置**：配置I2S模块，包括数据线、时钟线、帧格式等。通常会有一个I2S_HandleTypeDef类型的结构体，你需要初始化它并配置传输参数。 ```c I2S_HandleTypeDef hi2s; hi2s.Instance = ...; // 根据实际硬件选择I2S接口 hi2s.Init.BaudRate = ...; // 设置I2S传输速度 hi2s.Init.DataFormat = ...; // 数据格式，通常是I2S_DATAFORMAT_U16 ... HAL_I2S_Init(&hi2s); ``` 4. **数据发送**：创建一个循环，不断计算新的样本，并通过I2S接口发送出去。记得要在缓冲区中交替存放左声道和右声道的数据。 5. **同步与中断**：为了保证数据的连续性和正确性，可能会需要用到I2S中断来管理数据的接收和发送。例如，你可以设置一个中断回调，在这里更新缓冲区并继续发送下一个样本。 ```c void HAL_I2S_Transmit榆Callback(I2S_HandleTypeDef *hi2s) { if (buffer_index < buffer_size) { hi2s->Instance->DR = sample_buffer[buffer_index]; // 发送当前样本 buffer_index++; } } ``` 6. **开启传输**：最后启动I2S的传输过程。 ```c HAL_StatusTypeDef status = HAL_I2S_Transmit_DMA(&hi2s, sample_buffer, buffer_size); while (status == HAL_OK) { // 等待DMA传输完成 status = HAL_I2S_GetNextData(&hi2s); } ```
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