### 实现 Python 与 STM32 配合 USB_CDC 进行音频数据传输 要实现 Python 和 STM32 的 USB_CDC 协议来传输音频数据，需要完成以下几个方面的设计： #### 1. **STM32 的 USB CDC 驱动配置** 在 STM32 中启用 USB 设备模式，并设置为虚拟串口（CDC 类）。这可以通过 HAL 库或者标准外设库中的 `USBD_CDC` 模块实现。具体操作如下： - 使用 CubeMX 工具创建项目时，勾选 USB Device 功能并选择 Virtual COM Port (VCP)[^1]。 - 初始化 USB 外设后，在中断服务程序中处理接收到的数据缓冲区。 ```c // 示例代码：初始化 USBD_CDC 接收回调函数 void CDC_DataRxCallback(uint8_t* Buf, uint32_t Len) { // 将接收的音频数据存入环形缓冲区或其他存储结构 } ``` #### 2. **Python 程序端的 PySerial 或 pyusb 操作** 在主机侧（PC），可以利用 Python 来读写 USB 虚拟串口设备。以下是两种常见方法： - **PySerial 方法** 如果 STM32 设置为虚拟串口，则可以直接通过 `pyserial` 模块访问该设备。 ```python import serial def send_audio_data(port_name="/dev/ttyACM0", baudrate=9600): try: ser = serial.Serial(port_name, baudrate, timeout=1) if not ser.is_open: raise Exception(f"Failed to open {port_name}") with open("audio_file.wav", "rb") as audio_file: data_chunk = audio_file.read(1024) # 每次发送固定大小的数据包 while data_chunk: ser.write(data_chunk) data_chunk = audio_file.read(1024) ser.close() except Exception as e: print(e) send_audio_data() # 调用函数发送音频文件 ``` - **PyUSB 方法** 对于更底层控制需求，可采用 `pyusb` 直接管理 USB 数据流。 ```python import usb.core import usb.util def find_stm32_device(): dev = usb.core.find(idVendor=0x0483, idProduct=0x5740) # 替换为实际的 Vendor/Product ID if dev is None: raise ValueError('Device not found') return dev def transfer_audio(dev, file_path="audio_file.wav"): cfg = dev.get_active_configuration() intf = cfg[(0, 0)] # 假定第一个接口用于通信 ep_out = usb.util.find_descriptor( intf, custom_match=lambda e: \ usb.util.endpoint_direction(e.bEndpointAddress) == usb.util.ENDPOINT_OUT ) if ep_out is None: raise ValueError("Cannot find OUT endpoint") with open(file_path, 'rb') as f: chunk_size = 1024 data = f.read(chunk_size) while data: ep_out.write(data) data = f.read(chunk_size) stm_dev = find_stm32_device() transfer_audio(stm_dev) ``` 以上两段代码分别展示了基于串口协议和直接 USB 控制的方式[^2]。 #### 3. **音频数据格式化与同步机制** 为了确保音质稳定性和实时性，需注意以下几点： - 对于 PCM 编码的原始音频信号，建议分帧传输以减少延迟； - 如果涉及压缩编码（如 MP3 或 AAC），则应在解码后再传送到硬件播放器； - 双方应约定一致的时间戳策略或 FIFO 缓冲技术防止丢包现象发生。 --- ###