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:

// 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:

cd firmware
make

Прошивка (через ST‑Link):

make flash

Зависимости

Библиотека	Путь	Репозиторий
CMSIS-Core	`firmware/Drivers/CMSIS/Core`	ST GitHub
CMSIS-Device F1	`firmware/Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F1xx`	ST GitHub
FreeRTOS	`firmware/Middlewares/FreeRTOS`	FreeRTOS-Kernel
TinyUSB	`firmware/Middlewares/TinyUSB`	hathach/tinyusb
CMSIS-DSP	`firmware/Middlewares/CMSIS-DSP`	ARM-software/CMSIS-DSP

3.9 KiB Raw Blame History Unescape Escape