硬件——STM32 , 录音

战舰V3的录音程序解析

上一章，我们实现了一个简单的音乐播放器，本章我们将在上一章的基础上，实现一个简单的录音机，实现WAV录音。本章分为如下几个部：

50.1 WAV简介

50.2 硬件设计

50.3 软件设计

50.4 下载验证

 

50.1 WAV简介 

 

WAV即WAVE文件，WAV是计算机领域最常用的数字化声音文件格式之一，它是微软专门为Windows系统定义的波形文件格式（Waveform Audio），由于其扩展名为"*.wav"。它符合RIFF(Resource Interchange File Format)文件规范，用于保存Windows平台的音频信息资源，被Windows平台及其应用程序所广泛支持，该格式也支持MSADPCM，CCITT A LAW等多种压缩运算法，支持多种音频数字，取样频率和声道，标准格式化的WAV文件和CD格式一样，也是44.1K的取样频率，16位量化数字，因此在声音文件质量和CD相差无几！

 

ALIENTEK战舰STM32开发板板载的VS1053支持2种格式的WAV录音：PCM格式或者IMA ADPCM格式，其中PCM（脉冲编码调制）是最基本的WAVE文件格式，这种文件直接存储采样的声音数据没有经过任何的压缩。而IAM ADPCM则是使用了压缩算法，压缩比率为4:1。

 

本章，我们主要讨论PCM，因为这个最简单。我们将利用VS1053实现16位，8Khz采样率的单声道WAV录音(PCM格式)。要想实现WAV录音得先了解一下WAV文件的格式，WAVE文件是由若干个Chunk组成的。按照在文件中的出现位置包括：RIFF WAVE Chunk、 Format Chunk、 Fact Chunk(可选)和 Data Chunk。每个Chunk由块标识符、数据大小和数据三部分组成，如图50.1.1所示：

其中块标识符由4个ASCII码构成，数据大小则标出紧跟其后的数据的长度（单位为字节），注意这个长度不包含块标识符和数据大小的长度，即不包含最前面的8个字节。所以实际Chunk的大小为数据大小加8。

 

首先，我们来看看RIFF块（RIFF WAVE Chunk），该块以“RIFF”作为标示，紧跟wav文件大小（该大小是wav文件的总大小-8），然后数据段为“WAVE”，表示是wav文件。RIFF块的Chunk结构如下：

 

//RIFF块

 

typedef __packed struct

 

{

 

    u32 ChunkID;             //chunk id;这里固定为"RIFF",即0X46464952

 

    u32 ChunkSize ;            //集合大小;文件总大小-8

 

    u32 Format;                //格式;WAVE,即0X45564157

 

}ChunkRIFF ;

接着，我们看看Format块（Format Chunk），该块以“fmt ”作为标示（注意有个空格！），一般情况下，该段的大小为16个字节，但是有些软件生成的wav格式，该部分可能有18个字节，含有2个字节的附加信息。Format块的Chunk结构如下：

 

//fmt块

 

typedef __packed struct

 

{

 

    u32 ChunkID;             //chunk id;这里固定为"fmt ",即0X20746D66

 

    u32 ChunkSize ;            //子集合大小(不包括ID和Size);这里为:20.

 

    u16 AudioFormat;        //音频格式;0X10,表示线性PCM;0X11表示IMA ADPCM

 

       u16 NumOfChannels;    //通道数量;1,表示单声道;2,表示双声道;

 

       u32 SampleRate;           //采样率;0X1F40,表示8Khz

 

       u32 ByteRate;               //字节速率;

 

       u16 BlockAlign;            //块对齐(字节);

 

       u16 BitsPerSample;              //单个采样数据大小;4位ADPCM,设置为4

 

}ChunkFMT; 

接下来，我们再看看Fact块（Fact Chunk），该块为可选块，以“fact”作为标示，不是每个WAV文件都有，在非PCM格式的文件中，一般会在Format结构后面加入一个Fact块，该块Chunk结构如下：

 

//fact块

 

typedef __packed struct

 

{

 

    u32 ChunkID;                    //chunk id;这里固定为"fact",即0X74636166;

 

    u32 ChunkSize ;                 //子集合大小(不包括ID和Size);这里为:4.

 

    u32 DataFactSize;               //数据转换为PCM格式后的大小