Development of embedded system for real-time audio acquisition and processing based on STM32 microcontroller

Abstract

Вбудовану систему для збирання та оброблення аудіоданих у реальному часі роз- роблено із використанням набору STM32F407G-DISC1 Discovery із 32-розрядним мікроконтролером STM32F407VGT6 ARM Cortex-M4. Для його роботи використано базові модулі комплекту STM32F4 DISCOVERY. Периферійний модуль STM32F407VGT6 MCU I2S2 налаштовано у напівдуплексному головному режимі для отримання даних PDM від мікрофона MP45DT02. Периферійний USB-модуль STM32 налаштовано у режимі хоста, а протокол MSC реалізовано для передавання та отримання аудіоданих на/з USB-накопичувач. Периферійний модуль I2S3 мікроконтролера STM32F407VGT6 налаштовано у режимі головного передавача для передавання аудіоданих на ЦАП CS43L22. I2S2 DMA STM32F407VGT6 MCU використовується для передавання даних із мікрофона в буфер оперативної пам’яті, що істотно розвантажує процесор. Кнопки користувача на платі STM32F407G-DISC1 вико- ристовуються для управління додатками (відтворення або запис). Програмне забезпечення для збирання та оброблення звуку в режимі реального часу для STM32 MCU розроблено на C із застосуванням аудіодрайвера BSP та бібліотеки PDM2PCM.2In the paper, the embedded system for real-time acquisition and processing audio data has been developed using the STM32F407G-DISC1 Discovery kit with the STM32F407VGT6 ARM Cortex-M4 32-bit MCU. The basic modules of the STM32F4DISCOVERY kit are used for its operation. The STM32F407VGT6 MCU I2S2 peripheral module has been configured in half-duplex master mode to acquire PDM data from the MP45DT02 microphone. The STM32 USB peripheral module is configured in host mode and the MSC protocol is implemented for transmitting and receiving audio data to/from USB flash drive. The I2S3 peripheral module of the STM32F407VGT6 MCU is configured in master transmitter mode for transmitting audio data to the CS43L22 DAC. The I2S2 DMA of the STM32F407VGT6 MCU is used to transfer data from the microphone to the RAM buffer, which significantly relieves the CPU. The user buttons on the STM32F407G-DISC1 board are used for application control (playback or recording). The real-time audio acquisition and processing software for STM32 MCU has been developed in C using the BSP audio driver and PDM2PCM library.