seiichi horie / Mbed 2 deprecated skeleton_unzen_nucleo_f746

Sample program of the mbed Audio Framework for the Nucleo F746ZG

Dependencies:   amakusa mbed-dsp mbed shimabara ukifune unzen_nucleo_f746

Fork of Signal_nucleo_f746 by seiichi horie

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Table of Contents

  1. 利用方法
  2. 利用しているライブラリ
  3. 利用するハードウェア
  4. コンフィギュレーション
  5. 信号処理アルゴリズムの初期化と実装
  6. 管理プログラムの実装

このプログラムは『雲仙』オーディオ・フレームワークを使って、オーディオ信号処理プログラムのスケルトンです。

雲仙はオーディオ信号処理を割り込みコンテキストで実行します。割り込みコンテキストではmbedの便利な機能を使いにくいため、それらはmain()関数で実行します。管理プログラムはシリアルIO、GPIO、ファイルIOなどといったmbedの機能をそのまま使うことが出来ます。

雲仙は各種のサンプル周波数や各種のハードウェアに対応できる柔軟な設計になっています。一方で、この柔軟さは信号処理と無関係のAPIを複数呼ぶことを必要とします。結果として雲仙の柔軟性はオーディオ信号処理をする上で余計な作業を増やします。

スケルトンを使うことで、これらの問題は概ね解決します。本プロジェクトは雲仙の管理APIを可能な限りサブルーチンに押し込み、一方でサンプル周波数やブロックサイズといったコンフィギュレーション用のマクロをプログラマが変更できるようにしています。このスケルトンでは、プログラマは大きく分けて「信号処理の初期化」「信号処理アルゴリズム」「管理プログラム」の3つのコードを穴埋めしていきます。

利用方法

このページ右上の"Import to compiler"をクリックしてください。

利用しているライブラリ

ライブラリの詳細はそれぞれのライブラリを参照してください。

  • unzen_nucleo_f746 : Nucleo F746ZG用のオーディオ・フレームワーク本体です。詳細は『雲仙』オーディオ･フレームワークを参照してください。
  • shimabara : 雲仙とペアで使う、オーディオCODECコントローラ。
  • ukifune : Nucleo F476ZG用のUI基板コントロール・ライブラリ。回路設計情報もあります。
  • amakusa : mbed-dsp 用のラッパー･クラス・ライブラリ + α
  • mbed-dsp : mbed用の公式DSPライブラリ。

利用するハードウェア

コンフィギュレーション

このスケルトンは、マクロを使ってサンプル周波数とブロックサイズを変更できます。

BLOCKSIZEマクロは main.cpp の冒頭で宣言されています。この値がNのとき、Nサンプル毎に信号処理がおこなわれます。FSマクロはmain.cppの冒頭で宣言されています。この値はサンプル周波数を変更します。

main.cpp

/*========================= Project Dependent Constants ======================*/
#define BLOCKSIZE 16        // number of the sample to be processed at once.
#define FS shimabara::Fs_48 // Fs can be Fs_32, Fs_441, Fs_48, Fs_96

信号処理アルゴリズムの初期化と実装

このスケルトンは、信号処理アルゴリズムとその初期化をひとつのClassとして実装しています。ユーザーはアルゴリズムの内部変数を含め、クラスの実装を変更することで独自のアルゴリズムを実装します。

ヘッダー・ファイルである signal_processing.h にはクラスの宣言があります。このクラス宣言にはユーザーが変更してよい部分と変更してはならない部分があります。

次のメソッド・プロトタイプは変更してはいけません。

  • SignalProcessing::SignalProcessing()
  • SignalProcessing::run()
  • SignalProcessing::set_volume()
  • SignalProcessing::enter_critical_section()
  • SignalProcessing::leave_critical_section()

次のメソッド・プロトタイプは、管理プログラムと信号処理アルゴリズムの通信用のサンプルとして実装しているものです。ユーザーが自由に変更、削除、追加してかまいません。

  • SignalProcessing::set_volume()

メンバー変数は自由に変更してください。

signal_processing.h

    // User Signal processing Class 
class SignalProcessing {
public:
        // essential members. Do not touch
    SignalProcessing( unsigned int  block_size );
    void run(           
        float rx_left_buffer[],     // array of the left input samples
        float rx_right_buffer[],    // array of the right input samples
        float tx_left_buffer[],     // place to write the left output samples
        float tx_right_buffer[],    // place to write the left output samples
        unsigned int block_size     // block size [sample]
        );
           
        // project depenedent members.
    void set_volume( float vol );
private:
        // essential members. Do not touch.
    void enter_critical_section(void);
    void leave_critical_section(void);

        // project dependent members.
    float volume_level;
};

実際のコードは signal_processing.cpp に実装します。

SignalProcessing::SignalProcessing() はコンストラクタです。信号処理の初期化が必要な場合にはここに実装します。たとえば、フィルタへの係数の設定、内部変数の初期化などがそれです。

SignalProcessing::run() は信号処理本体です。このメソッドはスケルトンの冒頭で宣言したBLOCKSIZEサンプル周期で呼び出されます。

管理プログラムとの間で通信を行うメソッドを実装する場合には、必要に応じて SignalProcessing::enter_critical_section() と SignalProcessing::leave_critical_section() によってメンバー変数アクセスを保護してください。

管理プログラムの実装

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