STM32学习笔记------编程驱动蜂鸣器实现音乐播放

1. 硬件准备

• STM32开发板：STM32F407系列
• 蜂鸣器：常见的蜂鸣器分为两类：有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。若使用有源蜂鸣器，只需提供电源和控制信号即可；若使用无源蜂鸣器，则需要控制频率。
• 外接电源（可选）：确保为蜂鸣器提供足够的电源。

以下是蜂鸣器的原理图 

 

2. 选择控制方式

对于音乐播放，主要使用PWM（脉宽调制）信号来控制蜂鸣器的发声频率。通过改变PWM的占空比和频率，可以模拟不同的音调和音量。

3. GPIO配置

• 将蜂鸣器连接到STM32的某一个GPIO口，比如PA8或PB5。
• 该GPIO口配置为输出模式。

4. 定时器配置

要通过PWM信号控制蜂鸣器的频率，我们通常使用STM32的定时器模块来产生PWM信号。

• 选择定时器：选择一个适合的定时器，比如TIM2或TIM3。
• 配置定时器：设置定时器的计数频率，计算所需的PWM频率（比如440Hz对应音乐中的A4音符）。

5. 计算音符频率

 

6. PWM输出控制

通过定时器配置的PWM输出控制蜂鸣器的发声。需要设置：

• PWM周期：对应音符的频率。
• PWM占空比：设置蜂鸣器的响度，通常为50%（即高电平和低电平的时间相等）。

7. 编写代码

（1）编写一个延时函数

/* 延时函数 */
void delay_ms(uint32_t n)
{while(n--){SysTick->CTRL = 0; /* 关闭系统定时器，才能对系统定时器进行配置 */SysTick->LOAD = 168000-1;  /* 设置定时器重载值（168MHz 时钟频率下，每毫秒的计数值）168000 - 1 表示定时器计数到 167999 之后产生中断，这相当于 1 毫秒（168 MHz 时钟）*/SysTick->VAL = 0; /* 清空当前计数值，还有清空COUNTFLAG标志位 */SysTick->CTRL = 5; /* 启动定时器，使用处理器时钟频率（168 MHz），并使能定时器5 是控制寄存器的值，低 2 位分别设置时钟源和使能定时器*//* 等待计时器计数完毕。通过检查 COUNTFLAG 标志位（CTRL寄存器的 16 位）*/while ((SysTick->CTRL & 0x10000)==0);//，等待COUNTFLAG标志位置1，就是计数完毕}SysTick->CTRL = 0; /* 关闭系统定时器 释放资源 */}

（2）初始化GPIO和定时器 

 

void led_init(void)
{/* 打开端口E F的硬件时钟（就是对硬件供电），默认状态下，所有时钟都是关闭 */RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE|RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定9引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚工作在复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度越高，响应时间越短，但是功耗就越高，电磁干扰也越高GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//如果外部没有上拉电阻，就配置推挽输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;//不需要使能上下拉电阻GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;//指定13 14号引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚工作在输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度越高，响应时间越短，但是功耗就越高，电磁干扰也越高GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//如果外部没有上拉电阻，就配置推挽输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;//不需要使能上下拉电阻GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_14;//指定13 14号引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚工作在输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度越高，响应时间越短，但是功耗就越高，电磁干扰也越高GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//如果外部没有上拉电阻，就配置推挽输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;//不需要使能上下拉电阻GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
}

void tim13_init(void)
{/* 打开TIM13的硬件时钟，对TIM13供电 */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM13,ENABLE);	/* 配置TIM13：分频值、计数值、时间更新中断 */TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 10000/100-1; //输出频率为100Hz （计数值：0~99 当完成100个计数，就输出一个脉冲）TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8400-1;//进行8400的分频，84MHz/(8400-1+1)//TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV2;//不会生效TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数TIM_TimeBaseInit(TIM13, &TIM_TimeBaseStructure);/* 配置TIM13的通道1 */TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//使能脉冲输出TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;//比较值0，蜂鸣器为关闭状态TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//有效状态为高电平TIM_OC1Init(TIM13, &TIM_OCInitStructure);/* 使能TIM13工作 */TIM_Cmd(TIM13, ENABLE);
}

（3）播放音符

接下来，可以通过控制定时器的TIM_Period值来控制音符的频率。

void tim13_set_freq(uint32_t freq)
{/* 关闭TIM13 */TIM_Cmd(TIM13, DISABLE);/*定时器的基本配置，用于配置定时器的输出脉冲的频率为 freq Hz */TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (400000/freq)-1; //设置定时脉冲的频率TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 210-1; //第一次分频，简称为预分频TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;tim13_cnt= TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period;TIM_TimeBaseInit(TIM13, &TIM_TimeBaseStructure);/* 使能TIM13 */TIM_Cmd(TIM13, ENABLE);	
}void tim13_set_duty(uint32_t duty)
{uint32_t cmp=0;cmp = (tim13_cnt+1) * duty/100;TIM_SetCompare1(TIM13,cmp);
}

8. 实现音乐播放

通过将每个音符的频率和时长传入，依次播放不同的音符。可以使用延时函数来控制每个音符的播放时长。
源代码：
 

#include "stm32f4xx.h"#define PEout(n)	(*(uint32_t *)(0x42000000+(GPIOE_BASE+0x14-0x40000000)*32+n*4))
#define PFout(n)	(*(uint32_t *)(0x42000000+(GPIOF_BASE+0x14-0x40000000)*32+n*4))GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;static uint32_t tim13_cnt=0;/* 毫秒延时函数 */
void delay_ms(uint32_t n)
{while(n--){SysTick->CTRL = 0; /* 关闭系统定时器，才能对系统定时器进行配置 */SysTick->LOAD = 168000-1;  /* 设置定时器重载值（168MHz 时钟频率下，每毫秒的计数值）168000 - 1 表示定时器计数到 167999 之后产生中断，这相当于 1 毫秒（168 MHz 时钟）*/SysTick->VAL = 0; /* 清空当前计数值，还有清空COUNTFLAG标志位 */SysTick->CTRL = 5; /* 启动定时器，使用处理器时钟频率（168 MHz），并使能定时器5 是控制寄存器的值，低 2 位分别设置时钟源和使能定时器*//* 等待计时器计数完毕。通过检查 COUNTFLAG 标志位（CTRL寄存器的 16 位）*/while ((SysTick->CTRL & 0x10000)==0);//，等待COUNTFLAG标志位置1，就是计数完毕}SysTick->CTRL = 0; /* 关闭系统定时器 释放资源 */}void delay_us(uint32_t n)
{SysTick->CTRL = 0; // 关闭系统定时器，才能对系统定时器进行配置SysTick->LOAD = 168*n-1; // Count from 167 to 0 (168 cycles)SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag，清空当前计数值，还有清空COUNTFLAG标志位SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock，使用处理器时钟频率168MHz，并使能系统定时器while ((SysTick->CTRL & 0x10000)==0);// Wait until count flag is set，等待COUNTFLAG标志位置1，就是计数完毕SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick，关闭系统定时器	}void led_init(void)
{/* 打开端口E F的硬件时钟（就是对硬件供电），默认状态下，所有时钟都是关闭 */RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE|RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定9引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚工作在复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度越高，响应时间越短，但是功耗就越高，电磁干扰也越高GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//如果外部没有上拉电阻，就配置推挽输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;//不需要使能上下拉电阻GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;//指定13 14号引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚工作在输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度越高，响应时间越短，但是功耗就越高，电磁干扰也越高GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//如果外部没有上拉电阻，就配置推挽输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;//不需要使能上下拉电阻GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_14;//指定13 14号引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚工作在输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度越高，响应时间越短，但是功耗就越高，电磁干扰也越高GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//如果外部没有上拉电阻，就配置推挽输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;//不需要使能上下拉电阻GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
}void tim13_init(void)
{/* 打开TIM13的硬件时钟，对TIM13供电 */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM13,ENABLE);	/* 配置TIM13：分频值、计数值、时间更新中断 */TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 10000/100-1; //输出频率为100Hz （计数值：0~99 当完成100个计数，就输出一个脉冲）TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8400-1;//进行8400的分频，84MHz/(8400-1+1)//TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV2;//不会生效TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数TIM_TimeBaseInit(TIM13, &TIM_TimeBaseStructure);/* 配置TIM13的通道1 */TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//使能脉冲输出TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;//比较值0，蜂鸣器为关闭状态TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//有效状态为高电平TIM_OC1Init(TIM13, &TIM_OCInitStructure);/* 使能TIM13工作 */TIM_Cmd(TIM13, ENABLE);
}void tim13_set_freq(uint32_t freq)
{/* 关闭TIM13 */TIM_Cmd(TIM13, DISABLE);/*定时器的基本配置，用于配置定时器的输出脉冲的频率为 freq Hz */TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (400000/freq)-1; //设置定时脉冲的频率TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 210-1; //第一次分频，简称为预分频TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;tim13_cnt= TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period;TIM_TimeBaseInit(TIM13, &TIM_TimeBaseStructure);/* 使能TIM13 */TIM_Cmd(TIM13, ENABLE);	
}void tim13_set_duty(uint32_t duty)
{uint32_t cmp=0;cmp = (tim13_cnt+1) * duty/100;TIM_SetCompare1(TIM13,cmp);
}/* 主函数 */
int main(void)
{		led_init();/* PF8连接到TIM13 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_TIM13);tim13_init();while(1){/* 设置频率为523Hz，占空比15% */tim13_set_freq(523);tim13_set_duty(15);delay_ms(500);  // 延时500ms，确保每个音符的持续时间/* 设置频率为587Hz，占空比15% */tim13_set_freq(587);tim13_set_duty(15);delay_ms(500);/* 设置频率为659Hz，占空比15% */tim13_set_freq(659);tim13_set_duty(15);delay_ms(500);/* 设置频率为698Hz，占空比15% */tim13_set_freq(698);tim13_set_duty(15);delay_ms(500);/* 设置频率为784Hz，占空比15% */tim13_set_freq(784);tim13_set_duty(15);delay_ms(500);/* 设置频率为880Hz，占空比15% */tim13_set_freq(880);tim13_set_duty(15);delay_ms(500);/* 设置频率为988Hz，占空比15% */tim13_set_freq(988);tim13_set_duty(15);delay_ms(500);}
}

 可以在STM32上使用定时器和PWM信号控制蜂鸣器，实现简单的音乐播放。可以根据需要添加更多音符，生成完整的曲谱，甚至实现更复杂的音效和音量控制。