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发表于 2026-1-2 16:19:04
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2025/12/31:
STC32G8K64-MCU 用于 AVAS 语音变频输出方案
AVAS语音需要连续变频输出，还要变幅度（音量）输出，
标准的I2S接口由于MCLK、LRCK、BCLK需要有一定的倍数关系，
变采样率无法做到采样率微小变化，所以不使用I2S接口。
我仔细测试了两个方案，推荐方案二。
方案一，不推荐：使用HSPWM滤波后输出语音。不推荐。
电路如下：
MCU使用HSPWM输出，使用144MHz的PLL时钟，12位PWM，则：
PWM频率=144000KHz/4096≈35KHz。
由于MCU是通过IO输出PWM，MCU的电源电压变化或波动也会导致PWM输出幅度的变化，
从而导致噪声大，所以本方案使用PWM控制单刀双掷模拟开关SN74LVC1G3157，
PWM=H，SN74LVC1G3157选择TL431的2.5V低噪声电压输出，
PWM=L，SN74LVC1G3157选择地线0电压输出，这样就避免了电源轨的影响。
定时器Timer0中断于语音采样率，比如16KHz，中断里更新语音数据送PWM。
实测输出音频正常，但是发现采样率与PWM的频率差会导致调制噪声，
因为PWM频率不够高，才35KHz，
通常要求100KHz以上才有较好的效果，所以不推荐此方案。
方案二，推荐 ：使用TM8211输出语音。
电路如下：
TM8211或PT8211属于R-2R输出类型的DAC，不需要连续稳定的数据流，也不需要MCLK，
但是没有过采样处理，所以要接运放做低通滤波输出。
TM8211可以只输出一个声道的16位数据，
然后左右声道信号WS（LRCK）上升沿、下降沿锁存即可输出到两个声道，
直接IO操作输出2字节并锁存至左右声道输出耗时3.2us@36MHz，
采样率16KHz时耗时占比5.12%，CPU负担轻。
输出接三阶低通滤波，得到光滑的语音信号。
滤波后输出到功放放大驱动扬声器（喇叭），用户可以改用自己熟悉的任何型号功放。
在Timer0中断里直接IO操作TM8211输出语音，定时器中断率就是采样率，
可以微小调整，输出语音相位连续，变频丝滑。
提供两个测试程序：
1、输出变频正弦波，采样率8KHz~24KHz，正弦波频率500~1500Hz，
频率上升、下降时间均为4秒，变频丝滑无噪声。
用户可以通过变量volume来调整音量，音量取值0~128，0为静音，128为满幅度。
2、输出语音，采样率16KHz，输出急促的警车警报声2秒，例子中为了压缩数据量
（源数据为16位、16KHz采样2秒一共64KB数据），使用A率压缩、解压缩，数据量为32KB。
用户可以通过变量volume来调整音量，音量取值0~16，0为静音，16为满幅度。
用户可以调整period来改变采样率，输出语音信号仍然是相位连续的，变频丝滑，
period=FOSC/Fs，FOSC为系统主频36MHz，Fs为语音输出采样率。
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