stm32music

Hyunwoo·2025년 2월 3일

네, PWM(Pulse Width Modulation)은 전압을 조절하여 다양한 기능을 구현하는 데 사용되는 기술입니다. 그리고 PWM을 활용하면 스피커나 부저를 구동하여 소리를 낼 수 있습니다. 즉, 음악이나 멜로디를 만드는 것도 가능합니다.

PWM이란 무엇인가?

PWM은 디지털 신호를 사용하여 아날로그 효과를 내는 방식입니다.

펄스(Pulse): 짧은 시간 동안 신호가 켜졌다가 꺼지는 것을 반복합니다.
폭(Width): 켜져 있는 시간(펄스 폭)을 조절합니다.
변조(Modulation): 펄스 폭을 조절하여 평균 전압을 변경합니다.

PWM을 이용한 소리 발생 원리:

주파수 설정: PWM 신호의 펄스가 반복되는 속도(주파수)를 조절하여 소리의 높낮이를 결정합니다. 높은 주파수는 높은 음을 내고, 낮은 주파수는 낮은 음을 냅니다.
듀티비 설정: 펄스의 폭(듀티비)을 조절하여 소리의 크기를 결정합니다. 듀티비가 높으면 큰 소리가 나고, 낮으면 작은 소리가 납니다.
부저/스피커 연결: 생성된 PWM 신호를 부저나 스피커에 연결하면, 펄스에 따라 진동판이 움직여 소리가 발생합니다.

코드 분석 및 노래 구현 가능성

제공하신 코드는 STM32 마이크로컨트롤러에서 PWM을 사용하여 부저를 제어하기 위한 기본적인 설정을 포함하고 있습니다.

TIM4_Init: TIM4 타이머를 PWM 모드로 설정하고, PWM 출력을 활성화합니다.
HAL_TIM_PWM_Start: 설정된 PWM 출력을 시작합니다.
sConfigOC.Pulse: PWM 듀티비를 설정합니다. 이 값은 소리 크기에 영향을 미칩니다.
주파수 설정: htim4.Init.Prescaler 및 htim4.Init.Period 값을 변경하여 PWM 주파수를 설정할 수 있습니다.

노래를 만들기 위한 추가적인 작업

음계와 음표: 음악은 다양한 음 높이(주파수)와 길이(지속 시간)를 가진 음표들로 구성됩니다.
주파수 배열: 각 음표에 해당하는 주파수를 배열로 저장합니다.
지속 시간 배열: 각 음표의 지속 시간을 배열로 저장합니다.
재생 함수: 배열에 저장된 주파수와 지속 시간을 사용하여 PWM을 조절하는 함수를 만듭니다.
재생 루프: 재생 함수를 반복적으로 호출하여 음악을 재생합니다.

예시 (간단한 멜로디):

// 음계 주파수 (대략적인 값)
#define C4 262
#define D4 294
#define E4 330
#define F4 349
#define G4 392
#define A4 440
#define B4 494
#define C5 523

// 음표 지속 시간 (밀리초)
#define QUARTER_NOTE 250
#define HALF_NOTE 500
#define WHOLE_NOTE 1000

// 멜로디 배열 (주파수)
int melody[] = {C4, D4, E4, F4, G4, A4, B4, C5};
// 지속 시간 배열
int durations[] = {QUARTER_NOTE, QUARTER_NOTE, QUARTER_NOTE, QUARTER_NOTE, QUARTER_NOTE, QUARTER_NOTE, QUARTER_NOTE, QUARTER_NOTE};
int numNotes = 8;

void BuzzerStart(int freq) {
	uint32_t period = 1000000/freq; //주파수에 따른 주기계산
    __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim4, period);	
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_3, period/2 ); // 듀티비 50%
}

void playMelody() {
  for (int i = 0; i < numNotes; i++) {
    BuzzerStart(melody[i]); // 음표 주파수 설정
    HAL_Delay(durations[i]); // 음표 지속 시간 대기
  }
}

// main 함수 내
 while (1)
 {
	 playMelody();
	 HAL_Delay(2000);
 }

추가 설명:

BuzzerStart()함수: 주파수를 인자로 받아 타이머의 주기와 PWM 듀티비를 변경하여 특정 주파수의 소리를 발생시킵니다.
playMelody() 함수: 미리 저장된 음표와 지속 시간 데이터를 이용하여 BuzzerStart() 함수를 호출하고 딜레이를 주어 음악을 재생합니다.
주파수는 예시로 입력한 값이며, 실제 음계 주파수와 차이가 있을 수 있습니다.

주의 사항:

STM32의 타이머 및 PWM 설정은 하드웨어에 따라 다를 수 있으므로 데이터 시트를 참조하여 정확히 설정해야 합니다.
부저 또는 스피커의 임피던스 및 전압/전류 요구사항을 고려하여 연결해야 합니다.
PWM 주파수 및 듀티비를 실험적으로 조정하여 원하는 소리 품질을 얻어야 합니다.

결론

PWM을 이해하고 STM32에서 올바르게 설정하면 간단한 음악부터 복잡한 멜로디까지 다양한 소리를 만들 수 있습니다. 위에 제시된 코드를 시작으로, 다양한 음악을 만들어보시기 바랍니다.
궁금한 점이 있으면 언제든지 질문해주세요.
네, 슈퍼 마리오 브금 (Super Mario Bros. theme)의 멜로디를 연주할 수 있는 C 코드를 짜드리겠습니다. 이 코드는 STM32에서 PWM을 사용하여 간단한 멜로디를 연주하는 데 초점을 맞추었습니다.

참고:

이 코드는 단순화된 멜로디이며, 실제 게임 음악과 완전히 동일하지 않을 수 있습니다.
음표의 지속 시간과 음높이는 대략적인 값이며, 필요에 따라 조정할 수 있습니다.
이 코드는 기본적인 PWM 설정을 가정하며, 하드웨어 설정에 따라 수정이 필요할 수 있습니다.

코드:

#include "main.h"
#include <stdio.h>

// 음계 주파수 (근사값)
#define REST     0
#define C4     262
#define D4     294
#define E4     330
#define F4     349
#define G4     392
#define A4     440
#define B4     494
#define C5     523
#define D5     587
#define E5     659
#define F5     698
#define G5     784
#define A5     880

// 음표 지속 시간 (밀리초)
#define Q     250  // 4분음표
#define H     500  // 2분음표
#define DQ    375 // 점4분음표
#define T     166  // 8분음표

// 슈퍼 마리오 메인 테마 멜로디
int marioMelody[] = {
	E5, E5, REST, E5, REST, C5, E5, REST, G5, REST, REST, REST,
	G4, REST, REST, REST,
	C5, REST, REST, G4, REST, REST, E4, REST, REST,
	A4, REST, B4, REST, A4, REST, G4, E5,
	G5, A5, REST, F5, G5, E5, C5, D5, B4,
	REST, C5, G4, E4, A4, REST, A4, REST, REST, REST,
	C5, D5, E5, REST, G4, REST, G4, A4, REST, F4, G4, E4, REST,
	C4, REST, REST, REST,
	
    E5, E5, REST, E5, REST, C5, E5, REST, G5, REST, REST, REST,
	G4, REST, REST, REST,
	C5, REST, REST, G4, REST, REST, E4, REST, REST,
	A4, REST, B4, REST, A4, REST, G4, E5,
	G5, A5, REST, F5, G5, E5, C5, D5, B4,
	REST, C5, G4, E4, A4, REST, A4, REST, REST, REST,
	C5, D5, E5, REST, G4, REST, G4, A4, REST, F4, G4, E4, REST,
	C4, REST, REST, REST,
	
	E5,E5,E5,C5,E5,G5,
	G4,C5,G4,E4,
	A4,B4,A4,G4,E5,
	G5,A5,F5,G5,E5,C5,D5,B4,
	C5,G4,E4,A4,
	C5,D5,E5,G4,G4,A4,F4,G4,E4,
	C4
};

// 슈퍼 마리오 메인 테마 멜로디 지속시간
int marioDurations[] = {
	T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	H, T, T, T,
	T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	T, T, T, T, T, T, T, DQ,
	T, T, T, T, T, T, T, T, DQ,
	T, T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	H, T, T, T,

    T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	H, T, T, T,
	T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	T, T, T, T, T, T, T, DQ,
	T, T, T, T, T, T, T, T, DQ,
	T, T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T, T,
	H, T, T, T,
	
	T,T,T,T,T,T,
	T,T,T,T,
	T,T,T,T,DQ,
	T,T,T,T,T,T,T,DQ,
	T,T,T,T,
	T,T,T,T,T,T,T,T,T,
	H
};

int numMarioNotes = sizeof(marioMelody) / sizeof(marioMelody[0]);

// 부저 구동 함수
void BuzzerStart(int freq) {
	if (freq == 0) {
		__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 0);
		return;
	}
    uint32_t period = 1000000/freq;
    __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim4, period);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_3, period/2 ); // 듀티비 50%
}


void playMarioMelody() {
  for (int i = 0; i < numMarioNotes; i++) {
    BuzzerStart(marioMelody[i]);
    HAL_Delay(marioDurations[i]);
  }
}


int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_TIM4_Init();

  printf("\n\n\nSuper Mario Theme\n");

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_3);

  while (1)
  {
	  playMarioMelody();
	  HAL_Delay(2000);
  }
}

코드 설명:

주파수 정의: #define을 사용하여 각 음계(C4, D4, E4 등)에 해당하는 주파수를 정의합니다. REST는 0으로 정의하여 쉼표 역할을 합니다.
지속 시간 정의: 4분음표 (Q), 2분음표 (H), 점4분음표(DQ), 8분음표 (T) 등의 지속 시간을 밀리초 단위로 정의합니다.
멜로디 및 지속 시간 배열: marioMelody 배열에 음표를 순서대로 저장하고, marioDurations 배열에 각 음표의 지속 시간을 저장합니다.
BuzzerStart() 함수: 주파수를 인자로 받아 타이머 주기와 PWM 듀티비를 변경하여 소리를 발생시킵니다.
playMarioMelody() 함수: marioMelody 배열과 marioDurations 배열을 사용하여 각 음표를 재생합니다.
main 함수: PWM 시작 후, while 문 안에서 playMarioMelody() 함수를 반복 호출합니다.

사용 방법:

제공된 코드를 main.c 파일에 복사합니다.
STM32 프로젝트를 컴파일하고 장치에 업로드합니다.
부저 또는 스피커를 해당 GPIO 핀 (TIM4 Channel 3)에 연결합니다.
전원을 연결하면 슈퍼 마리오 테마곡이 재생됩니다.

추가 조정:

음표 지속 시간 및 딜레이 값을 조정하여 템포를 변경할 수 있습니다.
음높이가 정확하지 않으면 주파수 값을 미세 조정할 수 있습니다.
음악을 좀 더 세밀하게 표현하려면, 점음표나 더 짧은 음표를 추가하고, 코드를 변경해야 합니다.

이 코드는 기본적인 슈퍼 마리오 테마곡을 연주하며, 필요에 따라 코드를 수정하고 기능을 확장할 수 있습니다. 즐거운 음악 프로젝트를 만들어보세요!
궁금한 점이 있으면 언제든지 질문해주세요.
네, 에반게리온의 대표적인 곡 중 하나인 "잔혹한 천사의 테제"의 멜로디를 연주할 수 있는 C 코드를 제공해 드리겠습니다. 이전과 마찬가지로, 이 코드는 STM32 마이크로컨트롤러에서 PWM을 사용하여 멜로디를 재생하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

참고:

이 코드는 "잔혹한 천사의 테제"의 핵심 멜로디를 단순화한 버전입니다. 실제 곡과 완전히 동일하지 않을 수 있습니다.
음표의 지속 시간과 음높이는 대략적인 값이며, 원하는 대로 조정할 수 있습니다.
하드웨어 설정 및 부저/스피커의 특성에 따라 코드 수정이 필요할 수 있습니다.

코드:

#include "main.h"
#include <stdio.h>

// 음계 주파수 (근사값)
#define REST 0
#define C4 262
#define D4 294
#define E4 330
#define F4 349
#define G4 392
#define A4 440
#define B4 494
#define C5 523
#define D5 587
#define E5 659
#define F5 698
#define G5 784
#define A5 880
#define B5 988

// 음표 지속 시간 (밀리초)
#define Q 250  // 4분음표
#define H 500  // 2분음표
#define E 125  // 8분음표
#define DQ 375 // 점4분음표

// 잔혹한 천사의 테제 멜로디
int evangelionMelody[] = {
    E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, D5, E5,
    E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, B4, A4,
    G4, G4, A4, B4, REST, B4, A4, G4, F4, E4, F4, G4,
    G4, G4, A4, B4, REST, B4, A4, G4, F4, E4, D4, E4,
	
    E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, D5, E5,
    E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, B4, A4,
    G4, G4, A4, B4, REST, B4, A4, G4, F4, E4, F4, G4,
    G4, G4, A4, B4, REST, B4, A4, G4, F4, E4, D4, E4,
	
	C5, C5, D5, E5, REST, E5, D5, C5, B4, A4, B4, C5,
	C5, C5, D5, E5, REST, E5, D5, C5, B4, A4, G4, F4,
	
	E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, D5, E5,
    E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, B4, A4,
    G4, G4, A4, B4, REST, B4, A4, G4, F4, E4, F4, G4,
    G4, G4, A4, B4, REST, B4, A4, G4, F4, E4, D4, E4,
	
	C5, C5, D5, E5, REST, E5, D5, C5, B4, A4, B4, C5,
	C5, C5, D5, E5, REST, E5, D5, C5, B4, A4, G4, F4,
	E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, D5, E5,
    E5, E5, F5, G5, REST, G5, F5, E5, D5, C5, B4, A4
};

// 잔혹한 천사의 테제 멜로디 지속시간
int evangelionDurations[] = {
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
	
	E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
	
	E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
	E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
	
	E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
	
	E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
	E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
	E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ,
    E, E, E, DQ, E, E, E, E, E, E, E, DQ
};

int numEvangelionNotes = sizeof(evangelionMelody) / sizeof(evangelionMelody[0]);

// 부저 구동 함수
void BuzzerStart(int freq) {
    if (freq == 0) {
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 0);
        return;
    }
    uint32_t period = 1000000 / freq;
    __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim4, period);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_3, period / 2); // 듀티비 50%
}

void playEvangelionMelody() {
  for (int i = 0; i < numEvangelionNotes; i++) {
    BuzzerStart(evangelionMelody[i]);
    HAL_Delay(evangelionDurations[i]);
  }
}

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_TIM4_Init();

  printf("\n\n\nCruel Angel's Thesis\n");

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_3);

  while (1)
  {
    playEvangelionMelody();
    HAL_Delay(2000); // 곡 반복 간 2초 대기
  }
}

코드 설명:

음계 주파수 정의: #define을 사용하여 각 음계에 해당하는 주파수를 정의합니다. REST는 0으로 정의하여 쉼표를 나타냅니다.
음표 지속 시간 정의: 4분음표(Q), 8분음표(E), 2분음표(H)와 점4분음표(DQ)를 밀리초 단위로 정의합니다.
멜로디 및 지속 시간 배열: evangelionMelody 배열에 음표를 순서대로 저장하고, evangelionDurations 배열에 각 음표의 지속 시간을 저장합니다.
BuzzerStart() 함수: 이전과 동일하게 주파수를 받아 PWM 출력을 설정합니다. 주파수가 0이면 출력을 중지합니다.
playEvangelionMelody() 함수: 배열에 저장된 음표와 지속 시간을 사용하여 BuzzerStart를 호출하고 딜레이를 주어 멜로디를 재생합니다.
main 함수: PWM 시작 후, while 문 안에서 playEvangelionMelody() 함수를 반복 호출합니다. 곡 반복 사이에 2초 딜레이를 줍니다.

사용 방법:

제공된 코드를 main.c 파일에 복사합니다.
STM32 프로젝트를 컴파일하고 장치에 업로드합니다.
부저 또는 스피커를 해당 GPIO 핀(TIM4 Channel 3)에 연결합니다.
전원을 연결하면 "잔혹한 천사의 테제" 멜로디가 재생됩니다.

추가 조정:

음표 지속 시간 및 딜레이를 조정하여 템포를 변경할 수 있습니다.
주파수 값을 미세 조정하여 음높이를 정확하게 할 수 있습니다.
더 복잡한 멜로디를 만들려면, 더 다양한 음표와 지속 시간을 추가하고, 코드도 수정해야 합니다.

이 코드를 시작으로, 다양한 음악을 STM32에서 연주해보세요! 궁금한 점이 있으면 언제든지 다시 질문해주세요.

Hyunwoo

현우

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