STM32——WAVWM8978简介

1、什么是WAV？

WAV即WAVE文件，是最常用的数字化声音文件格式之一，其扩展名为“.wav”。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。

WAV格式还支持MS ADPCM，CCITT ALAW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，因此在文件质量和CD相差无几。

2、WAV组成

WAV是由若干个Chunk组成的。按照文件中的出现位置包括：

1）RIFF WAVE Chunk

2）Format Chunk

3）Fact Chunk（可选）

4）Data Chunk

每个Chunk由块标识符、数据大小和数据三部分组成，如下图所示：

其中标识符由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Chunk的大小为数据大小+8。

1）RIFF块，该块以“RIFF”作为标示，紧跟wav文件大小（该大小是wav文件的总大小减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：文件总大小减8

u32 Format; //格式：WAVE，即0X45564157

}ChunkRIF;

2）Format块，该块以“fmt ” 作为标识（注意fmt后面有个空格），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; //子集大小（不包括ID和Size）

u16 AudioFormat;//音频格式：一般为0X0001，表示线性PCM

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=采样率×通道数×（ADC位数/8）

u16 BlockAlign;//块对齐（字节）=通道数×（ADC位数/8）

u16 BitsPerSample;//单个采样的位数：16位PCM，设置为16

u16 ByteExtraData;//附加的数据字节：2个；线性PCM，没有这个参数

}ChunkFMT;

3）Fact块，该块为可选块，以fact作为标识，不是每个WAV文件都有，在非PCM格式的文件中，一般在Format结构后面加入一个Fact块，该块Chunk结构如下：

//fact块

typedef __packed sturct

{

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

}ChunkFACT;

DATa Fact Size是这个Chunk中最重要的数据，如果这是某种压缩格式的声音文件，那么从这里就可以知道他压缩后的大小。

4）数据块（Data Chunk），该块是真正保存wav数据的地方，以“data”作为该Chunk的标示，然后是数据大小。数据块的Chunk结构如下：

//data块

typedef __packed struct

{

u32 ChunkID;//chunk id：这里固定为“data”，即0X61746164

u32 ChunkSize;//子集合大小（不包括ID和Size）；

}ChunkDATA;

ChunkSize的大小是音频数据的大小（仅指音频数据大小，不包括Chunk ID之类的数据），在ChunkSize之后，紧跟音频数据。

根据Format Chunk中的声道数以及采样bit数，wav数据的bit位置可以分成如下表所示的几种形式：

3、WM8978简介

WM8978是Wolfson推出的一款全功能音频处理器。它带有HI-FI级数字信号处理内核，支持增强3D硬件环绕音效，和5频段的硬件均衡器，可以有效改善音质。同时集成了对麦克风的支持和一个输出功率达0.9W的高质量功效。

WM8978进一步提升了耳机放大器功率输出，在推动16欧姆耳机的时候，每声道最大功率高达40毫瓦！可以连接市面上绝大多数适合随身听的高端HI-FI耳机。

4、WM8978特点

1）I2S接口，支持最高192K，24bit音频播放

2）DAC信噪比98dB；ADC信噪比90dB

3）支持无电容耳机驱动（提供40mW@8Ω的驱动能力）

4）支持立体声差分输入/麦克风输入

5）支持左右声道音量独立调节

6）支持3D效果，支持5路EQ调节

5、WM8978接口

WM8978通过I2S接口（即数字音频接口）同MCU进行音频数据传输（支持音频接收和发送），通过两线（MODE=0，即IIC接口）或三线（MODE=1）接口进行配置。WM8978的I2S接口，由4个引脚组成：

1、ADCDAT：ADC数据输出

2、DACDAT：DAC数据输入

3、LRC：数据左/右对齐时钟

4、BCLK：位时钟，用于同步

WM8978的I2S接口支持多种不同的音频数据模式：左（MSB）对齐标准、右（LSB）对齐标准、飞利浦（I2S）标准等。

飞利浦（I2S）标准模式，数据在跟随LRC传输的BCLK的第二个上升沿时传输MSB，其他位一直到LSB按顺序传输。传输依赖于字长、BCLK频率和采样率，在每个采样的LSB和下一个采样的MSB之间都应该有未用的BCLK周期。飞利浦标准I2S数据传输协议如下图所示：

图中，fs即音频信号的采样率，比如44.1Khz，因此：LRC的频率就是音频信号的采样率。另外，WM8978还需要一个MCLK时钟。

6、WM8978框图

左边：从上到下（AUXR AUXL、LIN、LIP、L2/GPIO2、RIN、RIP、R2/GPIO3）是输入，LIN和LIP、RIN和RIP接MIC输入；L2/GPIO2和R2/GPIO3接Linein的输入

右边：从上到下（OUT4、OUT3、LOUT1、ROUT1、LOUT2、ROUT2）是输出，LOUT2、ROUT2接喇叭，LOUT1、ROUT1可以接耳机。

下面：BCLK、DACDAT、LRC、ADCDAT是I2S接口，MCLK是主时钟输入口（内部PLL没用到），I2S右边是控制器口。

内部：左声道ADC、右声道ADC，左通道DAC、右通道DAC，以及3D效果设置。

WM8978内部有很多的模拟开关用来选择通道，同时还有很多调节器，用来设置增益和音量。

7、相关寄存器

1、R0寄存器（00h）

该寄存器用于控制WM8978的软复位，写任意值到该寄存器地址，即可实现软复位WM8978。

（注意：WM8978的寄存器是9为的，而且是不可读的，只可以写，不可以读）

2、R1寄存器（01h）

BIASEN位设置1，模拟部分的放大器才会工作，才可以听到声音。

3、R2寄存器（02h）

该寄存器设置ROUT1EN（bit8），LOUT1EN（bit7）和SLEEP（bit6）等三位，ROUT1EN和LOUT1EN，设置为1，使能耳机输出，SLEEP设置为0，进入正常工作模式。

4、R3寄存器（03h）

该寄存器设置LOUT2EN（bit6）、ROUT2EN（bit5）、RMIXER（bit3）、LMIXER（bit2）、DACENR（bit1）和DACENL（bit0）等6个位。LOUT2EN和ROUT2EN，设置为1，使能喇叭输出；LMIXER和RMIXER设置为1，使能左右声道混合器；DACENL和DACENR则是使能左右声道DAC，必须设置为1。

5、R4寄存器（04h）