在高容量 STM32F103xx 微控制器中实现 ADPCM 算法

前言

4 h5 S! Y+ K* h, O. C本应用笔记描述了 ADPCM 音频固件编解码器，并提供了演示固件来说明如何在使用STM32F103xxI2S 时，利用外部的 DAC 来播放 ADPCM 文件。

  c1 J+ U/ \  n/ d本应用笔记基于 “AN2739：如何利用具有外部 I2S 音频编解码器的高容量 STM32F103xx 微控制器播放音频文件 ”。由于关于 SPI、I2S 和外部 DAC 的部分在 AN2739 中已有说明，此处不再赘述。因此，为了能充分理解本应用笔记，建议您参考 AN2739。
# I3 B. e6 g, X) L2 _
% u: T& {) f' l. T9 t% Q3 B1 ADPCM 算法
# ~2 u7 _( Q% W8 L/ R
1.1 概述
& l7 F' k( z( x% _4 \2 I  g' P- e& B1 C
自适应差分脉冲编码调制 , 或简称为 ADPCM, 是波形编码的音频算法 , 它通过以前的信号值预测当前的信号值 , 并且仅发送真实值和预测值的差值。
! h$ T1 ]! I9 P; s
! j: T2 x5 h+ M, n1 K7 s- u" x在普通的脉冲编码调制 （PCM）中，发送的是真实或实际信号值。
! `0 C/ {3 p9 X5 s1 I
ADPCM 的优势在于通常预测信号值和真实信号值的差值相当小，这意味着与相应的 PCM 值相比，它可以用更少的位数来表示。

根据需要的质量和压缩比，差分信号按照 4 （2 位）、 8 （3 位）、 16 （4 位）或 32 （5 位）水平量化。
$ _. t+ J0 g0 a, ]+ |3 J
ADPCM 算法的实现方法有很多。它们在量化和预测模式上有所不同。

7 y/ p5 F: [# q8 G# {# g) @在本应用笔记中，我们提供了由交互式多媒体协会（IMA）开发的4位量化算法IMA ADPCM。

7 z3 q  g5 Y9 S3 Q. e( X选择 IMA ADPCM 有多种原因：
● 它可以应用于 8 kHz 到 44.10 kHz 之间的不同采样率
● 它能在较低的 CPU 的使用率和较少的内存占用情况下保证音频的播放质量
● 它具有广泛的实现方式，例如在 Windows 和 Mac 操作系统中
/ l  p4 t$ Z# [; u  |
IMA 数字音频对焦和技术工作组公布的一份文件对 IMA ADPCM 算法进行了充分说明：“ 在多媒体系统中增强数字音频兼容性的建议措施 ” 版本 3。

1 n0 V0 r* m9 N+ |* W1 X$ v1.2 ADPCM 算法实现

; Z, `8 C$ c) P& L, M' p  H& ?本应用笔记提供的 IMA ADPCM 算法用于对具有下述规范的音频文件进行编码：
9 [, D% Y! `( p! w; Q4 c4 ^0 o● 音频格式：PCM
● 音频采样大小：16 位
7 E7 d$ [* X0 g2 p; a$ B8 _● 通道 : 1 ( 单声道 )
● 音频采样率：8 kHz 到 44.1 kHz

每个 16 位 PCM 采样被编码为 4 位 ADPCM 采样，压缩比达到 1/4。
: Z' ^% A$ l# i" ^9 r- n
: ^" o/ I- m+ k: f% @& oIMA ADPCM 算法实现包含两个函数，一个函数编码音频采样，另一个函数解码音频采样。
5 I8 s! @6 v3 ?
ADPCM 固件由两个文件组成：
a) adpcm.c：它包括执行编码和解码的两个 ADPCM 函数的源代码。
4 ^) f$ ?, |$ ?8 `& D% ?b) adpcm.h：它是 adpmc.c 的头文件。它应该包含在调用 ADPCM 函数的文件中。
7 X8 H' h4 J6 B% r) l* L0 e
/ z, G' Z, Z  d

..........

- t3 m* z2 x( o1 i

想了解更多，请下载原文阅读

下载地址1>>下载地址2>>更多中文文档>>

谢谢楼主分享~！

支持~~~~~~~~~~~~~~

谢谢楼主分享~！