Ai8051U 实现USB声卡（播放或录音+播放）,读TF卡/SD卡 音频播放器,32位8051,重磅开源

梁***

Ai8051USB，USB 型 1T 8051，支持32位和8位指令集
管脚兼容天王级别的:  89C52RC,  12C5A60S2
要兼容 8位8051指令集，  可以用 Keil C51/IAR/SDCC 编译器
===就相当于更强大的 8H8K64U
要兼容 32位8051指令集，可以用 Keil C251 编译器，双核兼容设计
===就相当于更强大的 32G12K128, 32G8K64
34K SRAM(2K edata, 32K xdata), 64K Flash
TFPU@120MHz, 硬件浮点/硬件三角函数 运算器
DMA支持PWM, DMA支持外设直接到外设, P2P
120MHz-PWM支持硬件移相，16位PWM; 真12位ADC
USB, 4组串口，12位ADC, 轨到轨比较器
QSPI, SPI, I2S, I2C,  TFT-i8080/M6800 接口
PDIP40，LQFP44，LQFP48

CPU32@42MHz

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Ai8051U实验箱实现 USB声卡（单播放或录音+播放）

=== TF卡 音频播放器，小SD卡 音频播放器，CD音源

===32位8051，I2S, 重磅开源

TF卡/小SD卡，32G字节是RMB20元，CD音频 3200分钟

本例程使用“Ai8051U实验箱V1.1”验证。

通用USB外置声卡，无需安装驱动，线路、耳机输出。

MCU主控：Ai8051U-34K64-QFP48，运行频率36.864MHz。

USB接口：  USB TYPE-A或TYPE-C接口，用于USB下载、USB传输音频（通用USB外置声卡）。

工作电源： USB接口的5V电源输入经过ME6231C33输出3.3V给电路供电，整个电路工作于3.3V

I2S接口：  接CODEC芯片TLV320AIC23B用于I2S接口输出立体声。

          由于Ai8051U系列只有一个I2S接口，所以I2S的线路输入/话筒输入的数据未用。

耳机音量： 行列键6--音量增大，键7--音量变小，音量最大为80，最小为0，开机默认60。

耳机输出：3.5立体声音频插座，插接阻抗为16~64欧姆耳机，音量由行列键盘6、7键控制。

线路输出：3.5立体声音频插座，无音量控制。

音频格式： 48KHz采样，立体声16bit数据。

演示视频：

AI8051U-USB声卡-加州旅馆

  

AI8051U-USB声卡-加州旅馆

AI8051U-USB声卡-昨日重现

AI8051U-播放SD卡音乐-CD音源

Ai8051U实验箱实现 USB声卡

=== TF卡 音频播放器，小SD卡 音频播放器，CD音源

===32位8051，I2S, 重磅开源
TF卡/小SD卡，32G字节是RMB20元，CD音频 3200分钟

下载程序方法：

打开下载软件，打开OBJ里的HEX文件，选择内部主频36.864MHz。

用USB数据线链接电脑，持续按着开关SW2（P3.2）键，短一下POWER键并放开，

一秒左右电脑识别到（HID1）USB Writer，放开SW2，则已经准备好USB下载，

点击“下载/编程”按钮，即可下载。下载完成后，就可以直接播放音乐了。

单播放C语言源码：

AI8051U-USB声卡-TLV320AIC23B-内部36.864M-外接32768Hz晶振-20241028.rar (718.47 KB, 下载次数: 437)

2024-10-28 12:06 上传

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电路原理图：

AI8051U实验箱V21-SCH1.pdf (280 KB, 下载次数: 393)

2024-8-20 17:59 上传

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AI8051U实验箱V21-SCH2.pdf (198.79 KB, 下载次数: 368)

2024-8-20 17:59 上传

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录音+播放C语言源码：
AI8051U-USB录放音声卡-TLV320AIC23B-内部36.864M-外接32768Hz晶振-20241028.rar (781.05 KB, 下载次数: 249)

2024-10-28 12:06 上传

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so***

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_奶***

梁工这加班加点儿的测试新的实验箱

梁***

_奶*** 发表于 2024-8-21 09:04
梁工这加班加点儿的测试新的实验箱

花了不少时间测试各种程序，基本已完成，这几天会陆续发布我的各种程序。
这次重要的是DMA的使用，AI8051U这个32位内核的MCU性能不错，下面是几个DMA使用的情况：
1、SPI DMA，用于读取FLASH、SD(TF）卡、驱动PSI接口的黑白液晶屏、OLED屏等等。
     读取SD(TF）卡播放CD抓取的WAV文件，SPI DMA读取一个扇区512字节耗时820us，平均速度624KB/S @33.8688MHz，读取时不耗CPU时间。CD音乐数据流为176.4KB/S。
2、SPI DMA驱动OLED或LCD12864，刷新一屏（1024字节）耗时1.04ms @40MHz SPI-2T模式或1.46ms @40MHz SPI-4T模式，传输时不耗CPU时间。
3、黑白并口LCD12864速度巨慢，写一个字节典型值72us，刷一屏要84ms，以往用IO操作，刷新占CPU时间太长，不可容忍，用LCM DMA刷新则节省掉时间。
4、读取FLASH或TF卡的BMP图片送彩色TFT屏可以用点到点DMA，不要太爽。
5、USB声卡提供线路输出和耳机输出（带数字音量）。
6、ADC采样声音存储于FLASH以供I2S接口的DAC重放，使用W25QXX系列的FLASH便宜、容量大。
7、由于有32位硬件整数、浮点计算单元，256点频谱（显示128点）最高采样可达32KHz。
8、简易示波器仍然如以前的最高500KHz采样，正在等待后面100脚的更高速版本MCU的双DAC交替采样有望可达2MHz采样，双路DAC可以输出模拟信号。

还有好多功能，敬请期待！

_奶***

梁*** 发表于 2024-8-21 09:32
花了不少时间测试各种程序，基本已完成，这几天会陆续发布我的各种程序。
这次重要的是DMA的使用，AI8051 ...

芜湖~

hea***

我测试DMA的结果是速度有点慢，这可能是XDATA的访问速度限制了。
虽然SPI，QSPI，LCMIF这些外设的时钟可以设很高，速度可以设置很快，但是DMA数据供应不上，导致结果就是数据输出不联系，字节间有间隔。
用示波器看SCLK的波形是否均匀连续。
对于SPI来说就是时钟断断续续，以很快的速度发完一个字节后，停下来等下一个字节准备好。
测试QSPI时钟设置为8分频，才能保证数据连续传输。
当然了，外设速度大于DMA，这并不会导致数据出错，只是跑不了预计的速度。

梁***

hea*** 发表于 2024-8-21 11:43
我测试DMA的结果是速度有点慢，这可能是XDATA的访问速度限制了。
虽然SPI，QSPI，LCMIF这些外设的时钟可以 ...

DMA不需要CPU干预，为什么还可以模拟CPU的动作？因为有状态机！由于DNA使用状态机来处理，所以需要额外的时钟，各个外设的性能、架构不同，状态机耗时不同。
比如，影响SPI最高速度的是IO的速度，特别是3.3V时，而SPI器件大部分又是3.3V的，因而以3.3V的速度来评估是最合理的。
而SPI器件能接受的最高速度也不同，因此会因器件不同而最高速度不同，下面是我的结果：
1、SPI接口的OLED、黑白LCD12864，速度最高，在40MHz主频时，可以使用2分频、20MHz的SPI访问，或者低一点4分频、10MHz访问，使用DMA传输，一屏1024字节，分8页，每页128字节+3字节地址，则总传输字节数为131*8=1048，每字节状态机22个时钟（我测出来的），使用4分频，则一个字节需要0.8+22/40=1.35us，加16次中断处理，总时间实测1.46ms，平均一个字节1.39us。
2、QSPI在40MHz时可以5分频，8MHz时钟，4线模式，则可以到4MB/秒，这个速度对于MCU来说，已经是非常高速了。

如果你觉得慢，请列出你测量的数据。

hea***

我说的慢，是指的DMA相对于外设的速度。
测量数据上面也说了，系统时钟24MHz，QSPI设置为4分频，6MHz，此时DMA填不满QSPI的需求，表现就是QSPI的CLK不连续。当QSPI设为8分频时，DMA可以满足QSPI的数据需求，表现就是CLK连续输出。

梁***

hea*** 发表于 2024-8-21 12:25
我说的慢，是指的DMA相对于外设的速度。
测量数据上面也说了，系统时钟24MHz，QSPI设置为4分频，6MHz，此时 ...

QSPI DMA，设置偶数分频，比如24MHz、6分频，你会看到CLK信号是50%占空比连续稳定输出，高电平3T，低电平3T。奇数分频，比如5分频，则高电平3T，低电平2T，连续稳定输出。
你可以贴个示波器波形图，我看看如何的不连续。

hea***

我只试了4分频和8分频，6分频确实没试。
既然这样，那就试一下6分频。


下图是4分频