PDM协议---音频数据接收
PDM协议基础
什么是PDM？
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PDM（Pulse Density Modulation脉冲密度调制） 是一种通过脉冲密度表示模拟信号幅度的数字调制方式。
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核心原理：
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麦克风将模拟信号（声音）转换为 单比特数据流，每个时钟周期输出1位（0或1）。
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数据流中 1的密度 反映输入信号的幅度（例如：高密度1 = 高电压，低密度1 = 低电压）。
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PDM vs PCM
| 特性 | PDM | PCM（脉冲编码调制） |
|---|---|---|
| 数据形式 | 单比特流（1位/时钟周期） | 多比特样本（如16位/样本） |
| 转换方式 | 直接输出密度调制信号 | 需采样、量化、编码 |
| 应用场景 | 数字麦克风、低功耗设备 | 音频存储、高保真音频处理 |
PDM数据格式
时钟与数据关系：
时钟与数据关系
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PDM数据流 由 时钟（CLK） 和 数据（DATA） 信号组成：
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CLK：主控生成的方波时钟（如2 MHz）。
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DATA：在每个时钟周期输出1位（0或1），密度反映信号幅度。
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(2) ASCII时序图
CLK : _|‾|_|‾|_|‾|_|‾|_|‾|_|‾|_|‾|_|‾|_ (2 MHz方波) DATA : 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 (示例数据流) 采样点: ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ (在CLK上升沿采样DATA)
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上升沿采样：通常在时钟上升沿读取数据位。
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数据密度：在固定时间段内，统计1的数量（例如：8个时钟周期内有5个1 → 表示高电平）
PDM麦克风硬件连接
典型电路
| PDM麦克风引脚 | 物奇7036连接 | 说明 |
|---|---|---|
| VDD | 3.3V/1.8V | 电源（需电平匹配） |
| GND | GND | 共地 |
| CLK | GPIO_PDM_CLK | 主控输出的时钟信号 |
| DATA | GPIO_PDM_DATA | 麦克风输出的数据流 |
注意事项
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时钟频率：常见1–3.2 MHz（需参考麦克风规格书）。
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电平匹配：确保麦克风与主控的电压域一致（如1.8V或3.3V）。
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去耦电容：在VDD和GND之间添加0.1μF电容，减少电源噪声。
上手Demo（基于物奇7036）
目标：配置PDM接口，采集数据并转换为PCM格式。
(1) 硬件初始化
#include "wq7036_pdm.h" // 物奇7036的PDM驱动头文件// 定义PDM缓冲区
#define PDM_BUFFER_SIZE 256
uint16_t pdm_buffer[PDM_BUFFER_SIZE];
int16_t pcm_buffer[PDM_BUFFER_SIZE]; // 转换后的PCM数据void pdm_init() {// 1. 使能PDM外设时钟CLK_EnablePDM(true);// 2. 配置GPIO复用为PDM功能GPIO_SetFunc(GPIO_PDM_CLK, GPIO_FUNC_PDM_CLK);GPIO_SetFunc(GPIO_PDM_DATA, GPIO_FUNC_PDM_DATA);// 3. 配置PDM控制器PDM_Config_t pdm_cfg = {.mode = PDM_MASTER, // 主模式（输出时钟）.clk_freq = 2000000, // 2 MHz时钟.sample_rate = 16000, // 16 kHz采样率.data_width = 16, // 16位数据.osr = 64, // 过采样率（OSR=64）.data_edge = PDM_RISING_EDGE // 上升沿采样};PDM_Init(&pdm_cfg);// 4. 配置DMA传输PDM_SetupDMA(pdm_buffer, PDM_BUFFER_SIZE);
}(2) PDM转PCM函数
// 简易PDM转PCM（需优化为高效实现）
void pdm_to_pcm(uint16_t *pdm, int16_t *pcm, uint32_t len) {for (int i = 0; i < len; i++) {int sum = 0;// 统计每个OSR周期内的1的数量for (int j = 0; j < 64; j++) { // OSR=64sum += (pdm[i] >> j) & 0x1;}// 转换为有符号16位PCM（范围：-32768 ~ +32767）pcm[i] = (int16_t)((sum - 32) * 1024); // 调整增益}
}(3) 主程序
int main() {// 初始化PDMpdm_init();// 启动PDM采集PDM_Start();while (1) {// 等待DMA完成传输if (PDM_DMA_Ready()) {// 转换PDM到PCMpdm_to_pcm(pdm_buffer, pcm_buffer, PDM_BUFFER_SIZE);// 处理PCM数据（例如存储或传输）process_audio(pcm_buffer, PDM_BUFFER_SIZE);// 重启DMA传输PDM_StartDMA(pdm_buffer, PDM_BUFFER_SIZE);}}return 0;
}4. 调试与验证
(1) 示波器检测
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CLK信号：确认是否为2MHz方波。
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DATA信号：发声时应有明显的脉冲密度变化。
(2) 数据打印
在process_audio函数中打印PCM数据，观察是否随声音变化：
void process_audio(int16_t *pcm, uint32_t len) {for (int i = 0; i < len; i++) {printf("%d\n", pcm[i]);}
}