振南真正实现ADPCM音频解码与播放【为了边解码边播放的流畅度，振南提出了“追随策略”！】

2016-6-17 14:40:28 6248 单片机

真正实现ADPCM音频解码与播放【为了边解码边播放的流畅度，振南提出了“追随策略”！】

在前面作的 VS1003录音实验中，我们把录音数据（经过ADPCM编码）存到了AT45DB161中，我振南的ZN-X SHELL测试系统中我们可以通过mp3test flash 0xaddres len命令使用VS1003再回头去播放它，也可以通过at45db161 up 0xaddres len命令将它上传到PC，存为WAV文件，通过播放器软件来播放。

总之，不论是使用VS1003去回放它，还是用PC上的播放器软件来播放WAV文件，都是使用外部的解码器（硬件或者软件）对ADPCM进行解码的。但是在实际应用中，可能并没有专用的解码芯片为我们完成硬件解码工作（可能因为成本的问题或其它原因），我们需要自己通过软件对ADPCM进行解码。

振南在这里，将要实现的就是在ZN-X开发板上，通过单片机软件直接解码ADPCM音频数据，最终得到PCM数据，通过DAC（ZN-X开发板上的TLC5615芯片）将声音还原播放出来！！

关于ADPCM编码的原理，以及WAV文件的数据格式，振南在前面花了很大篇幅进行了深入详尽的讲解。这些都是我们这里最终实现解码和播放的重要基础。

解码后的数据，是原始的PCM数据，说白了就是原始的音频信号的ADC采样值，它们是可以直接写入到DAC，从而还原出声音的！

有人问：“你在51单片机上作音频解码，还要播放出来！51速度跟得上吗？”振南ZN-X开发板（51版）上使用的51芯片是STC最新的1T增强51单片机STC15L2K60S2，它在主频、内存，甚至指令集都经过了提升和优化，还增加了定点乘除法指令，这使他的计算性能得到提高，可以作一些比较简单的解码，比如这里的ADPCM（但是想直接软件解码MP3这些音频还是算了！）

虽然ZN-X上的51芯片是比较强的，但是如果按照常规的“读取ADPCM数据块（256字节），解码完成（产生505个采样值，暂存于缓冲数组之中），最后再从缓冲中读取送入DAC（要按音频的原始采样率定时送给DAC，比如8KHZ，就是每隔125us向DAC送一个数据）”这种方法，一边解码一边播放，最终出来的声音一定是断断续续的。因为读取ADPCM数据块（从AT45DB161中）解码以及存入缓冲，这起码也要20-30ms，这意味着声音中间有20-30ms的中断。

声音信号有一个重要的特点：就是它是连续的，不能有间隙。

如果声音中有“间隙”，那声音必然是断断续续，如果这种情况很严重，比如解码算法写得很烂，效率很低，占用了大量的时间，造成了声音信号的严重“断流”，此时我们甚至听不出播放的是什么？似乎跟噪音一样！

解码是一定需要时间的，有解码才会产生最终用于播放的原始音频数据，但是同时又不能让声音数据“断流”，这该如何来解决！！？

振南改变了解码和向DAC送数的策略，让他们可以同时协同工作，真正作到边解码边送数，同时还要保证规定的时间间隔（送快了，声音就变成快放了，送慢了，声音就变成“搅带”了！）

振南使用的方法，是振南针对音频和视频的解码和播放，为了保证其流畅度而经常用到的两种方法之一，我称这为“追随策略”。关于这一方法的思想和实现，振南不在这里详述，大家可以关注振南更多的文章和实验的发布。

通过振南的“追随策略”（其实也很简单，只是能不能想到的问题）可以实现ADPCM解码同时流畅播放的目的。

不再啰嗦了！感觉自己像是长舌妇一样。

振南为ADPCM的解码和播放专门设计了一个SHELL命令（这一实验是振南SHELL整板测试的延续，一方面这可以提高整板测试的趣味性，同时通过这种比较复杂功能的测试，可以测试STC51单片机运行的稳定性。解码用到了很多的扩展RAM，即xdata，以及一些片内外设，比如定时器，所以它可以起到对STC51芯片自身进行测试的作用，如果芯片CPU、扩展RAM等工作不正常，或者是内部晶振不稳定，都可能造成解码和播放的错误，甚至直接死机！！）

ADPCM解码播放命令：tlc5615test wav 0xaddres is_save

因为声音最终由TLC5615播放出来，所以振南把这个命令放在了tlc5615test的命令集中。

参数wav说明要对FlashROM(AT45DB161)中存储的ADPCM数据（WAV文件）进行解码，并播放。

0xaddres是ADPCM音频数据块的开始地址(字节地址) 注：从开始地址默认读取125KB数据进行解码，即一共500个ADPCM数据块！！

is_save：如果为1，则将解码后的数据存入到AT45DB161中，从扇区地址2050（字节地址1049600）开始。这样以便于我们对解码后的数据进行查看或上传。

注意：解码后的数据写入到AT45DB161中的开始地址是固定的，被设计为无法配置（为什么设计成这样？因为振南偷懒了！），所以在一开始向AT45DB161中下载或者是通过VS1003录音存入WAV文件的时候，不要超过扇区2050！！

我们可以使用命令at45db161test up 0x000000 205824将由VS1003录音的WAV文件上传到PC，再用at45db161test up 0x100400 131072，将解码后的数据也上传上来，然后通过Cooledit软件对两者的波形进行比较，看看我们是不是解码正确！（有时候声音听起来似乎没问题，但是在解码的时候，有一些小段的音频解码出错，通过比对，来确认我们的解码是没问题的！！）

ADPCM解码的具体代码实现大家可以去参见振南的ADPCM解码源代码，以及振南ZN-X开发板整板测试程序的源代码：

[获取源代码，可联系振南QQ 987582714：

振南的ADPCM解码源代码：【百度云盘】【腾讯微云】

振南ZN-X开发板(51版)整板测试源代码：【百度云盘】