STM32F103 BluePill USBマイク その２：TinyUSB audio_test

１．概要
　STM32CubeIDEにTinyUSBを導入して audio_test を動かす

２．構成
１）回路構成
　BluePillボード : USB → MacBook Air
　　audio_test はソフトで作った鋸波データをUSBに出力する example
　　マイクが無くてもデータは出力される

３．STM32CubeIDEプロジェクト作成
１）MCU/MPU
 STM32F103C8T/CBT

２）STM32CubeMX設定

タブ	項目			設定
Pinout & Configuration	System Core	NVIC		USB high priority or CAN TX interrupts USB low priority or CAN RX0 interrupts
		RCC		High Speed Clock(HSE) : Crystal/Ceramic Resonator
		SYS		Debug : Serial Wire
	Connectivity	USB		Device(FS)　Middlewareは選択しない
Clock Configuration				HSE:8MHz, SYSCLK:72MHz, USB:48MHz
Project Manager	Linker setting			Minimum Heap Size:0x1000 Minimum Stack Size:0x1000

４．TinyUSB のファイルをSTM32CubeIDEに導入
１）TinyUSB ダウンロード

github.com

２）各フォルダー及びファイルの処理一覧
（１）STM32CubeMX生成ファイル
　main.c            TinyUSB の example/device/audio_test/src/main.c のコードを統合修正
　stm32f1xx_it.c    TinyUSB 割込関数追記

（２）TinyUSB

tinyusb-master フォルダー				ファイル	保存先	処理
examples	/device/audio_test/src			main.c	Core/Src	STM32CubeMXが生成するmain.cに統合修正
				tusb_config.h		MCU設定追記 #define CFG_TUSB_MCU OPT_MCU_STM32F1
				usb_descriptors.c		修正なし
src	/common, /device, /host, /osal				Core	修正なし　プロジェクトへインポート
	/class/audio					↑
	/portable/st					↑
				tusb_option.h		↑
				tusb.c		↑
				tusb.h		↑

（３）ファイル構成

３）ファイル統合修正
（１）main.c
　USER CODE Includes 他
　まとめてIncludesエリアへコピー

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
//#include <stdlib.h>	//必要に応じてインクルードする
//#include <stdio.h>	//必要に応じてインクルードする
//#include <string.h>	//必要に応じてインクルードする

//#include “bsp/board.h”	//STM32CubeMXで生成したコードを使う
#include "tusb.h"

//--------------------------------------------------------------------+
// MACRO CONSTANT TYPEDEF PROTYPES
//--------------------------------------------------------------------+

#ifndef AUDIO_SAMPLE_RATE
#define AUDIO_SAMPLE_RATE   48000
#endif
・
・
・
void led_blinking_task(void);
void audio_task(void);

/* USER CODE END Includes */

　USER CODE 2, WHILE

 /* USER CODE BEGIN 2 */

 //board_init();	//ボード設定はSTM32CubeMXで生成したコードを使うためコメントアウト

  // init device stack on configured roothub port
  tud_init(BOARD_TUD_RHPORT);

  // Init values
  sampFreq = AUDIO_SAMPLE_RATE;
  clkValid = 1;

  sampleFreqRng.wNumSubRanges = 1;
  sampleFreqRng.subrange[0].bMin = AUDIO_SAMPLE_RATE;
  sampleFreqRng.subrange[0].bMax = AUDIO_SAMPLE_RATE;
  sampleFreqRng.subrange[0].bRes = 0;

  /* USER CODE END 2 */

 /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	    tud_task(); // tinyusb device task
	    //led_blinking_task();		//USB状態表示　別途実装する
	    audio_task();
    /* USER CODE END WHILE */

　USER CODE 4

/* USER CODE BEGIN 4 */

//--------------------------------------------------------------------+
// Device callbacks
//--------------------------------------------------------------------+

// Invoked when device is mounted
void tud_mount_cb(void)
{
  blink_interval_ms = BLINK_MOUNTED;
}
・
・
・
//--------------------------------------------------------------------+
// BLINKING TASK
//--------------------------------------------------------------------+
void led_blinking_task(void)
{
  static uint32_t start_ms = 0;
  static bool led_state = false;

  // Blink every interval ms
  if ( board_millis() - start_ms < blink_interval_ms) return; // not enough time
  start_ms += blink_interval_ms;

  board_led_write(led_state);
  led_state = 1 - led_state; // toggle
}

/* USER CODE END 4 */

（２）stm32f1xx_it.c    
　TinyUSB 割込用関数追記

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "tusb.h"
/* USER CODE END Includes */
・
・
・
void USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USB_HP_CAN1_TX_IRQn 0 */
	tud_int_handler(0);
	return;
  /* USER CODE END USB_HP_CAN1_TX_IRQn 0 */
  HAL_PCD_IRQHandler(&hpcd_USB_FS);
  /* USER CODE BEGIN USB_HP_CAN1_TX_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USB_HP_CAN1_TX_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles USB low priority or CAN RX0 interrupts.
  */
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 0 */
	tud_int_handler(0);
	return;
  /* USER CODE END USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 0 */
  HAL_PCD_IRQHandler(&hpcd_USB_FS);
  /* USER CODE BEGIN USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 1 */
}

（３）tusb_config.h
　MCU設定追記
　#define CFG_TUSB_MCU    OPT_MCU_STM32F1

//--------------------------------------------------------------------
// COMMON CONFIGURATION
//--------------------------------------------------------------------

#define CFG_TUSB_MCU	OPT_MCU_STM32F1

// defined by compiler flags for flexibility
#ifndef CFG_TUSB_MCU
#error CFG_TUSB_MCU must be defined
#endif

４．インクルードパス追加
１）追加手順
　File > Properties
　C/C++ General > Paths and Symbols　Add...

フォルダーとその中身を追加例

ファイルを追加例

２）追加パス
　/Core, /Core/Src, /Core/class/audio, /Core/common, /Core/device, /Core/osal

５．動作
　MacBook Airに接続しQuick Timeで録音した波形

６．参考資料等
１）TinyUSB 補足
（１）ボード設定　#include “bsp/board.h”, board_init();
　ここでボードに関する設定を行っているようです
　今回は、STM32CubeMXで設定しコード生成しているのでコメントアウトして使っていません
　 /hw/bsp/stm32f1/family.c に STM32CubeMX で設定する内容に相当するコードがあるのでLED制御とTinyUSB 割込関数はここのコードをコピーして使います

（２）USB状態表示　led_blinking_task();
　（１）のコードによりLEDを点滅させてUSBの状態を表示するようです
　ボード設定とリンクさせるのが面倒なため別の機会に書き換えて実装します

（３）TinyUSB 割込実装
　stm32f1xx_it.c にTinyUSB の割込関数を追記して実装します

（４）使用方法事例
　この事例では src/portable を除くことになっていますがSTM32CubeIDE では必要なようです

balancetwk.github.io

（５）Heap Size と Stack Size 拡張
　ネット上ではほぼ漏れなく拡張が必要と書かれているので念の為設定しています
　 TinyUSBのコードを読み込んでいないので適切な拡張量は不明

２）出力データ生成
　main.c 下記のコード startVal++;  で0〜65535 の値を順次バッファに保存送信して鋸波データを生成しているようです

// Audio test data
uint16_t test_buffer_audio[(CFG_TUD_AUDIO_EP_SZ_IN - 2) / 2];
uint16_t startVal = 0;


bool tud_audio_tx_done_post_load_cb(uint8_t rhport, uint16_t n_bytes_copied, uint8_t itf, uint8_t ep_in, uint8_t cur_alt_setting)
{
  (void) rhport;
  (void) n_bytes_copied;
  (void) itf;
  (void) ep_in;
  (void) cur_alt_setting;

  for (size_t cnt = 0; cnt < (CFG_TUD_AUDIO_EP_SZ_IN - 2) / 2; cnt++)
  {
    test_buffer_audio[cnt] = startVal++;
  }

  return true;

３）波形表示に使用したソフト

www.audacityteam.org