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AN3998
应用笔记
STM32 微控制器上的 PDM 音频软件解码1 简介
本应用笔记以 ST MP45DT02 MEMS 麦克风与 STM32 微控制器的连接为例，介绍了 PDM
信号解码和音频信号重建时使用的软件优化算法和架构。该软件可直接采集麦克风输出的脉
冲密度调制 (PDM) 数据，并将其转换为 16 位脉冲编码调制 (PCM) 格式。
本文档还提供了快速入门信息，介绍如何通过基于 STM32F4 微控制器和 STM32F4DISCOVERY
板的 I2S 对 PDM 库进行单麦克风采集。
有关这一过程的详细信息，请参见 AN3997 使用 STM32F4DISCOVERY 进行音频回放和
录音。
2011 年 10 月文档 ID 022391 第 1 版1/10
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1简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2PDM 信号简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3硬件接口：麦克风连接和采集  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4软件接口：数字信号处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.1PDM 数字滤波和采样 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2数字信号调节  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5PDM 音频软件解码库说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.1PDM_Filter_Init . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2PDM_Filter_xx_xx  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6版本历史  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
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AN3998图片索引图片索引
图 1.麦克风与 STM32 的连接框图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5图 2.数字信号处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
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PDM 信号简介AN39984/10文档 ID 022391 第 1 版
2 PDM 信号简介
脉冲密度调制 (PDM) 是一种用于表示数字域中的模拟信号的调制形式。
在 PDM 信号中，不会像在 PCM 中一样将具体的幅值编码到脉冲中。而是对与模拟信号幅值
相应的、一系列脉冲的相对密度进行编码。
要从 PDM 比特流中获取数据帧，通常使用采样滤波器。采样过程第一阶段要降低采样频
率，然后使用高通滤波器去除信号直流偏移。
AN3998硬件接口：麦克风连接和采集3 硬件接口：麦克风连接和采集
MP45DT02 MEMS 麦克风会输出一个 PDM 信号，该信号具有高频（1 到 3.25 MHz）1 位数
字采样流。
该输出信号通过 STM32 微控制器的同步串口（SPI 或 I2S）以 8 个样本为一组进行采集。麦
克风的 PDM 输出信号与其输入时钟同步；因此，可通过一个 STM32 SPI/I2S 外设生成麦克
风的时钟信号。
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