使用stm32的ADC采集音频数据然后实时用DAC播放。采样频率为16000,缓冲区为1024,设计一个移频滤波算法,用来防止声音反馈
时间: 2023-05-29 17:05:32 浏览: 304
移频滤波算法是一种数字信号处理方法,通过改变信号的频率来达到滤波的效果。在防止声音反馈的应用中,可以将输入信号的频率向高频移动一定的距离,同时在输出信号中向低频移动同样的距离,这样就可以避免回声效应的产生。
下面是一个基于stm32的ADC/DAC移频滤波算法的代码示例:
```c
#include "stm32f10x.h"
#include "math.h"
#define SAMPLE_RATE 16000
#define BUFFER_SIZE 1024
int16_t input_buffer[BUFFER_SIZE];
int16_t output_buffer[BUFFER_SIZE];
float phase = 0.0;
float freq_shift = 100.0;
void init_adc(void)
{
//初始化ADC
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
//配置ADC通道
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_13Cycles5);
}
void init_dac(void)
{
//初始化DAC
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);
DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;
DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;
DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;
DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0;
DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;
DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);
DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
}
void init_timer(void)
{
//初始化定时器
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;
TIM_InitStructure.TIM_Period = 1000000 / SAMPLE_RATE - 1;
TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;
TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStructure);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
void init_gpio(void)
{
//初始化GPIO
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
float calc_freq_shift(float freq)
{
//计算移频量
float f = freq / SAMPLE_RATE;
return 2.0 * sin(M_PI * f);
}
int16_t apply_shift(int16_t input, float shift)
{
//实现移频
phase += shift;
if (phase > 1.0)
phase -= 2.0;
float s = sin(2.0 * M_PI * phase);
return (int16_t)(s * 32767.0 * 0.5 + input * 0.5);
}
void process_buffer(void)
{
//处理缓冲区数据
for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++)
{
input_buffer[i] = apply_shift(input_buffer[i], freq_shift);
output_buffer[i] = apply_shift(output_buffer[i], -freq_shift);
}
}
int main(void)
{
init_adc();
init_dac();
init_timer();
init_gpio();
while (1)
{
while (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) == RESET);
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
input_buffer[i] = ADC_GetConversionValue(ADC1);
output_buffer[i] = input_buffer[i];
}
process_buffer();
for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++)
{
DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, output_buffer[i]);
while (DAC_GetFlagStatus(DAC_Channel_1, DAC_FLAG_DMAUDR) == SET);
}
}
}
```
该代码中,我们首先定义了采样频率、缓冲区大小和移频量等参数,并且初始化了ADC、DAC和定时器等外设。在主循环中,我们不断地采集输入数据,并对输入数据进行移频滤波处理,最后将处理后的输出数据通过DAC输出。
在`process_buffer()`函数中,我们使用了`apply_shift()`函数来实现移频处理。该函数接受一个输入信号和一个移频量作为参数,返回经过移频处理后的输出信号。在该函数中,我们使用了一个全局变量`phase`来记录当前的相位值,同时计算出要加上的移频量,然后将相位值加上移频量,如果超过了正负1的范围,就将相位值减去2,这样就实现了移频的效果。最后,我们将移频处理后的输入信号和输出信号存入对应的缓冲区中。
在主循环中,我们使用定时器来控制采样的时间间隔,每次采样完毕后,对采集到的输入数据进行移频处理,并将处理后的输出数据通过DAC输出。同时,我们使用了一些延时等待函数来确保数据的稳定输出。
需要注意的是,移频滤波算法只是一种简单的数字信号处理方法,其效果并不完美。在实际应用中,我们可能需要使用更加复杂的滤波算法来获得更好的效果。