# firmware/

## Цель

Прошивка для Blue Pill, которая снимает аудио с MAX4466, считает уровень в dBFS и доминантную частоту, мигает LED с частотой звука и публикует метрики по USB CDC в формате фиксированного бинарного пакета.

## Железо

- STM32F103C8T6 (Blue Pill, 72 МГц, 64К Flash, 20К RAM).
- Микрофон: MAX4466 (выход → **PA1 / ADC1_IN1**, питание 3.3 В).
- USB FS через TinyUSB CDC (Virtual COM).
- Светодиод: PC13 (on = 0, off = 1).

## Обработка аудио (DSP)

- Частота дискретизации: 22050 Гц (`AUDIO_SAMPLE_RATE`).
- DMA‑буфер: 2×512 выборок `uint16_t` (двойная буферизация через half/full interrupt).
- RMS считается по формуле \(\mathrm{RMS} = \sqrt{\frac{1}{N}\sum\_{i=1}^{N} x_i^2}\) после удаления среднего и нормализации к диапазону около \([-1, 1]\).
- Перевод в dBFS: \(\mathrm{dBFS} = 20 \log\_{10} (\mathrm{RMS} + \varepsilon)\), где \(\varepsilon\) — малый стабилизатор для нуля.
- FFT: `arm_rfft_fast_f32` на 512 точках, Hann‑окно рассчитывается “на лету” через `arm_cos_f32`.
- Поиск пика по модулю `mag[k]` в диапазоне частот 100–8000 Гц, шаг частоты \( \Delta f = \frac{22050}{512} \approx 43 \text{ Гц} \).

## Протокол

Пакет фиксированного размера 12 байт:

```c
// firmware/App/Inc/protocol.h + protocol.c
[SOF=0xAA][TYPE=0x02][LEN=0x08]
[timestamp_ms: uint32]
[rms_db_x10: int16]      // dBFS * 10, ожидается -50.0 .. 0.0
[frequency_hz: uint16]   // 100 .. 8000
[crc8: uint8]            // CRC-8/ATM
```

- CRC: CRC‑8/ATM (poly=0x07, init=0x00, без отражения), считается по байтам с индексами 1..10.

## FreeRTOS задачи

- `audio_process_task`
  - Ждёт уведомление от ISR DMA, обрабатывает последний буфер (512 сэмплов).
  - Вычисляет метрики, обновляет режим LED, отправляет метрику в очередь для USB‑задачи.

- `cdc_task`
  - Читает из очереди, упаковывает в `protocol_pack_v1`, пишет в USB CDC, целевая частота ~10 Гц.

- `health_led_task`
  - Настраивает PC13 и мигает в зависимости от частоты/уровня сигнала, плюс подкармливает watchdog.

## Сборка и прошивка

- Зависимости: `arm-none-eabi-gcc`, `make`, `st-flash`.
- Сборка:

```bash
cd firmware
make
```

- Прошивка (через ST‑Link):

```bash
make flash
```

## Зависимости

| Библиотека          | Путь                                         | Репозиторий                                                         |
| ------------------- | -------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------------- |
| **CMSIS-Core**      | `firmware/Drivers/CMSIS/Core`                | [ST GitHub](https://github.com/STMicroelectronics/cmsis_core)
| **CMSIS-Device F1** | `firmware/Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F1xx` | [ST GitHub](https://github.com/STMicroelectronics/cmsis_device_f1)  |
| **FreeRTOS**        | `firmware/Middlewares/FreeRTOS`              | [FreeRTOS-Kernel](https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel)      |
| **TinyUSB**         | `firmware/Middlewares/TinyUSB`               | [hathach/tinyusb](https://github.com/hathach/tinyusb)               |
| **CMSIS-DSP**       | `firmware/Middlewares/CMSIS-DSP`             | [ARM-software/CMSIS-DSP](https://github.com/ARM-software/CMSIS-DSP) |