代码收藏家 STM32学习笔记——编程驱动蜂鸣器实现音乐播放
1. 硬件准备
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
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。
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：
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。
作者：青竹问道
