第四十一章音乐播放器实验
正点原子DNESP32S3开发板拥有串行音频接口SAI支持SAI、LSB/MSB对齐、PCM/DSP、TDM和AC’97等协议且外扩了一颗HIFI级CODEC芯片ES8388支持最高192K 24BIT的音频播放并且支持录音下一章介绍本章我们将利用DNESP32S3开发板实现一个简单的音乐播放器仅支持WAV播放。 本章分为如下几个小节
41.1 WAV&ES8388&SAI简介
41.2 硬件设计
41.3 程序设计
41.4 下载验证
41.1 WAV&ES8388&SAI简介
本章知识点比较多包括WAV、ES8388和SAI等三个知识点。下面我们将分别向大家介绍。
41.1.1 WAV简介
WAV即WAVE文件WAV是计算机领域最常用的数字化声音文件格式之一它是微软专门为Windows系统定义的波形文件格式Waveform Audio由于其扩展名为"*.wav"。它符合RIFF(Resource Interchange File Format)文件规范用于保存Windows平台的音频信息资源被Windows平台及其应用程序所广泛支持该格式也支持MSADPCMCCITT A LAW 等多种压缩运算法支持多种音频数字取样频率和声道标准格式化的WAV文件和CD格式一样也是44.1K的取样频率16 位量化数字因此在声音文件质量和CD相差无几
WAV一般采用线性PCM脉冲编码调制编码本章我们也主要讨论PCM的播放因为这个最简单。
WAV 文件是由若干个Chunk组成的。按照在文件中的出现位置包括RIFF WAVE Chunk、Format Chunk、 Fact Chunk(可选)和Data Chunk。每个Chunk由块标识符、数据大小和数据三部分组成如图 41.1.1 所示
图41.1.1 Chunk组成结构
对于一个基本的WAVE文件而言以下三种Chunk是必不可少的文件中第一个Chunk是RIFF Chunk然后是FMT Chunk最后是Data Chunk。对于其他的Chunk顺序没有严格的限制。使用WAVE文件的应用程序必须具有读取以上三种chunk信息的能力如果程序想要复制WAVE文件必须拷贝文件中所有的chunk。本章我们主要讨论PCM因为这个最简单它只包含3个Chunk我们看一下它的文件构成如图41.1.2。
图41.1.2 PCM格式的wav文件构成
可以看到不同的Chunk有不同的长度编码文件时按照Chunk的字节和位序排列好之后写入文件头加上wav的后缀就可以生成一个能被正确解析的wav文件了对于PCM结构我们只需要把获取到的音频数据填充到Data Chunk中即可。我们将利用ES8388实现16位8Khz采样率的单声道WAV录音(PCM格式)。
首先我们来看看RIFF块RIFF WAVE Chunk该块以“RIFF”作为标示紧跟wav文件大小该大小是wav文件的总大小-8然后数据段为“WAVE”表示是wav文件。RIFF块的Chunk结构如下
typedef __PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /* chunk id;这里固定为"RIFF",即0X46464952 */
uint32_t ChunkSize; /* 集合大小;文件总大小-8 */
uint32_t Format; /* 格式;WAVE,即0X45564157 */
}ChunkRIFF; /* RIFF块 */
接着我们看看Format块Format Chunk该块以“fmt”作为标示注意有个空格一般情况下该段的大小为16个字节但是有些软件生成的wav格式该部分可能有18个字节含有2个字节的附加信息。Format块的Chunk结构如下
typedef __PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /* chunk id;这里固定为"fmt ",即0X20746D66 */
uint32_t ChunkSize ; /* 子集合大小(不包括ID和Size);这里为:20. */
uint16_t AudioFormat; /* 音频格式;0X01,表示线性PCM;0X11表示IMA ADPCM */
uint16_t NumOfChannels; /* 通道数量;1,表示单声道;2,表示双声道; */
uint32_t SampleRate; /* 采样率;0X1F40,表示8Khz */
uint32_t ByteRate; /* /字节速率; */
uint16_t BlockAlign; /* 块对齐(字节); */
uint16_t BitsPerSample; /* 单个采样数据大小;4位ADPCM,设置为4 */
}ChunkFMT; /* fmt块 */
接下来我们再看看Fact块Fact Chunk该块为可选块以“fact”作为标示不是每个WAV文件都有在非PCM格式的文件中一般会在Format结构后面加入一个Fact块该块Chunk结构如下
typedef __PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /* chunk id;这里固定为"fact",即0X74636166; */
uint32_t ChunkSize ; /* 子集合大小(不包括ID和Size);这里为:4. */
uint32_t NumOfSamples; /* 采样的数量; */
}ChunkFACT; /* fact块 */
DataFactSize是这个Chunk中最重要的数据如果这是某种压缩格式的声音文件那么从这里就可以知道他解压缩后的大小。对于解压时的计算会有很大的好处不过本章我们使用的是PCM格式所以不存在这个块。
最后我们来看看数据块Data Chunk该块是真正保存wav数据的地方以“data”作为该Chunk的标示然后是数据的大小。数据块的Chunk结构如下
typedef __PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /* chunk id;这里固定为"data",即0X5453494C */
uint32_t ChunkSize; /* 子集合大小(不包括ID和Size) */
}ChunkDATA; /* data块 */
ChunkSize后紧接着就是wav数据。根据Format Chunk中的声道数以及采样bit数wav数据的bit位置可以分成如表41.1.1.1所示的几种形式
表41.1.1.1 WAVE文件数据采样格式
本章我们播放的音频支持16位和24位立体声所以每个取样为4/6个字节低字节在前高字节在后。在得到这些wav数据以后通过SAI丢给ES8388就可以欣赏音乐了。
41.1.2 ES8388简介
ES8388是上海顺芯推出的一款高性能、低功耗、高性价比的音频编解码器有2个ADC通道和2个DAC通道麦克风放大器耳机放大器数字音效以及模拟混合和增益功能组成。
ES8388的主要特性有
●SAI接口支持最高192K24bit音频播放
●DAC信噪比96dBADC信噪比95dB
●支持主机和从机模式
●支持立体声差分输入/麦克风输入
●支持左右声道音量独立调节
●支持40mW耳机输出无爆音
ES8388的控制通过I2S接口即数字音频接口同MCU进行音频数据传输支持音频接收和发送通过两线CE=0/1即IIC接口或三线CE脚产生一个下降沿即SPI接口接口进行配置。ES8388的SAI接口由4个引脚组成
ASDOUT:ADC数据输出
DSDINDAC数据输入
LRC数据左/右对齐时钟
SCLK位时钟用于同步
ES8388可作为SAI主机输出LRC和SLCK时钟不过我们一般使用ES8388作为从机接收LRC和SLCK。另外ES8388的SAI接口支持4种不同的音频数据模式左MSB对齐标准、右LSB对齐标准、飞利浦SAI标准、DSP/PCM。本章我们用飞利浦标准来传输SAI数据。
飞利浦SAI标准模式数据在跟随LRC传输的BCLK的第二个上升沿时传输MSB其他位一直到LSB按顺序传输。传输依赖于字长、BCLK频率和采样率在每个采样的LSB和下一个采样的MSB之间都应该有未用的BCLK周期。飞利浦标准模式的SAI数据传输协议如图41.1.2.1所示
图41.1.2.1 飞利浦标准模式SAI数据传输图
图中fs即音频信号的采样率比如44.1Khz因此可以知道LRC的频率就是音频信号的采样率。另外ES8388还需要一个MCLK本章我们采用DNESP32S3为其提供MCLK时钟MCLK的频率必须等于256fs也就是音频采样率的256倍。
ES8388的框图如图41.1.2.2所示
图41.1.2.2 ES8388框图
从上图可以看出ES8388内部有很多的模拟开关用来选择通道同时还有一些运放调节器用来设置增益和音量。
本章我们通过IIC接口CE=0连接ES8388ES8388的IIC地址为0X10。关于ES8388的IIC详细介绍请看其数据手册第10页5.2节。
这里我们简单介绍一下要正常使用ES8388来播放音乐应该执行哪些配置。
1寄存器R000h是芯片控制寄存器1需要用到的位有最高位SCPRese(bit7)用于控制ES8388的软复位写0X80到该寄存器地址即可实现软复位ES8388复位后再写0X00ES8388恢复正常。VMIDSEL[1:0]位用于控制VMID校正噪声用我们一般设置为10即用500KΩ校正。
2寄存器R101h是芯片控制寄存器2主要要设置PdnAna(bit3)该位设置为1模拟部分掉电相当于复位模拟部分设置为0模拟部分才会工作才可以听到声音。
3寄存器R202h是芯片电源管理控制寄存器所有位都要用到adc_DigPDN(bit7)和dac_DigPDN(bit6)分别用于控制ADC和DAC的DSM、DEM、滤波器和数字接口的复位1复位0正常adc_stm_rst(bit5)和dac_stm_rst(bit4)分别用于控制ADC和DAC的状态机掉电1掉电0正常ADCDLL_PDN(bit3)和DACDLL_PDN(bit2)分别用于控制ADC和DAC的DLL掉电停止时钟1掉电0正常adcVref_PDN(bit1)和dacVref_PDN(bit0)分别控制ADC和DAC的模拟参考电压掉电1掉电0正常因此想要ADC和DAC都正常工作R2寄存器必须全部设置为0否则ADC或者DAC就会不能正常工作。 4寄存器R303h是ADC电源管理控制寄存器需要用到的位有PdnAINL(bit7)和PdnAINR(bit6)用于控制左右输入模拟通道的电源1掉电0正常PdnADCL(bit5)和PdnADCR(bit4)用于控制左右通道ADC的电源1掉电0正常pdnMICB(bit3)用于控制麦克风的偏置电源1掉电0正常PdnADCBiasgen(bit2)用于控制偏置电源的产生1掉电0正常这里6个位我们全部设置为0ADC部分就可以正常工作了。
5寄存器R404h是DAC电源管理控制寄存器需要用到的位有PdnDACL(bit7)和PdnDACR(bit6)分别用于左右声道DAC的电源控制1掉电0正常LOUT1(bit5)和ROUT1(bit4)分别用于控制通道1的左右声道输出是能1使能0禁止LOUT2(bit3)和ROUT2(bit2)分别用于控制通道2的左右声道输出是能1使能0禁止我们一般设置PdnDACL和PdnDACR为0使能左右声道DAC另外两个输出通道则根据自己的需要设置。
6寄存器R808h是主模式控制寄存器需要用到的位有MSC(bit7)用于控制接口模式0从模式1主模式MCKDIV2(bit6)用于控制MCLK的2分频0不分频1二分频BCLK_INV(bit5)用于控制BCLK的反相0不反相1反相一般设置这3个位都为0。
7寄存器R909h是ADC控制寄存器1所有位都要用到MicAmpL(bit7:4)和MicAmpR(bit3:0)这两个分别用于控制MIC的左右通道增益从0开始3dB一个档最大增益为24dB我们一般设置MicAmpR/L[3:0]=1000即24dB。
8寄存器R100Ah是ADC控制寄存器2需要用到的位有LINSE(bit7:6)和RINSE(bit5:4)分别选择左右输入通道0选择通道11选择通道2。
9寄存器R120Ch是ADC控制寄存器4全部位都要用到DATSEL(bit7:6)用于选择数据格式一般设置为01左右边数据等于左右声道ADC数据ADCLRPbit5在I2S模式下用于设置数据对其方式一般设置为0正常极性ADCWL(bit4:2)用于选择数据长度我们设置011选择16位数据长度ADCFORMAT(bit1:0)用于设置ADC数据格式一般设置为00选择I2S数据格式。
10寄存器R130Dh是ADC控制寄存器5全部位都要用到ADCFsMode(bit7)用于设置Fs模式0单速模式1双倍速模式一般设置为0ADCFsRatio(bit4:0)用于设置ADC的MCLK和FS的比率我们设置00010即256倍关系。 11寄存器R1610h和R1711h这两个寄存器分别用于控制ADC左右声道的音量衰减LADCVOL(bit7:0)和RADCVOL(bit7:0)分别控制左声道和右声道ADC的衰减0.5dB每步我们一般设置为0即不衰减。
12寄存器R1812h是ADC控制寄存器10全部位都要用到ALCSEL(bit7:6)用于控制ALC00表示ALC关闭01表示ALC仅控制左声道10表示ALC仅控制右声道11表示ALC立体声控制我们一般设置为11。
13寄存器R2317h是DAC控制寄存器1需要用到的位有DACLRSWAP(bit7)用于控制左右声道数据交换0正常1互换一般设置为0DACLRP(bit6) 在I2S模式下用于设置数据对其方式一般设置为0正常极性DACWL(bit5:3)用于选择数据长度我们设置011选择16位数据长度ADCFORMAT(bit1:0)用于设置DAC数据格式一般设置为00选择I2S数据格式。
14寄存器R2418h是DAC控制寄存器2全部位都要用到DACFsMode(bit7)用于设置Fs模式0单速模式1双倍速模式一般设置为0DACFsRatio(bit4:0)用于设置DAC的MCLK和FS的比率我们设置00010即256倍关系。
15寄存器R261Ah和R271Bh这两个寄存器分别用于控制DAC左右声道的音量衰减LDACVOL(bit7:0)和RDACVOL(bit7:0)分别控制左声道和右声道DAC的衰减0.5dB每步0表示0dB衰减192表示96dB衰减通过这两个寄存器可以完成输出音量的调节。
16寄存器R291Dh是DAC控制寄存器7需要用到的位有ZeroL(bit7)和ZeroR(bit6)分别控制左右声道的全0输出类似静音1输出00正常一般设置为0。Mono(bit5)用于单声道控制0立体声1单声道一般设置为0。SE(bit4:2)用于设置3D音效0~7表示3D效果的强弱0表示关闭。
17寄存器3927h和422Ah分别控制DAC左右通道的混音器LD2LO(bit7)和RD2RO(bit7)分别控制左右DAC的混音器开关0关闭1开启需设置为1LI2LO(bit6)和RI2RO(bit6)分别控制左右输入通道的混音器开关0关闭1开启一般设置为1LI2LOVOL(bit5:3)和RI2ROVOL(bit5:3)分别控制左右输入通道的增益0~7表示-6 ~ -15dB的增益调节范围默认设置为111即-15dB。
18寄存器432Bh是DAC控制寄存器21这里我们只关心slrck(bit7)这个位用于控制DACLRC和ADCLRC是否共用我们设置为1表示共用。
以上就是我们使用ES8388时所需要用到的一些寄存器按照以上所述对各个寄存器进行相应的配置即可使用ES8388正常播放音乐了。关于ES8388更详细的寄存器设置说明我们这里就不再介绍了请大家参考ES8388的数据手册自行研究。
41.1.3 I²S控制器介绍
I²S(Inter-IC Sound集成电路内置音频总线)是一种同步串行通信协议通常用于两个数字音频设备之间传输音频数据。DNESP32S3内置两个I²S接口(I²S0和I²S1)为多媒体应用尤其是为数字音频应用提供了灵活的数据通信接口。 I²S标准总线定义了三种信号串行时钟信号BCK、字选择信号WS和串行数据信号SD。一个基本的I²S数据总线有一个主机和一个从机。主机和从机的角色在通信过程中保持不变。DNESP32S3的I²S模块包含独立的发送单元和接收单元能够保证优良的通信性能。
I²S有如下功能
主机模式I²Sn作为主机BCK/WS向外部输出向从机发送或从其接收数据。
从机模式I²Sn作为从机BCK/WS从外部输入从主机接收或向其发送数据。
全双工主机与从机之间的发送线和接收线各自独立发送数据和接收数据同时进行。
半双工主机和从机只能有一方先发送数据另一方接收数据。发送数据和接收数据不能同时进行。
TDM RX模式利用时分复用方式接收脉冲编码调制(PCM)数据并将其通过DMA存入储存器的模式。信号线包括BCK、WS和DATA。可以接收最多16个通道的数据。通过用户配置可支持TDM Philips格式、TDM MSB对齐格式、TDM PCM格式等。
PDM RX模式接收脉冲密度调制(PDM)数据并将其通过DMA存入储存器的模式。信号线包括WS和DATA。通过用户配置可支持PDM标准格式等。
TDM TX模式通过DMA从储存器中取得脉冲编码调制(PCM)数据并利用时分复用方式将其发送的模式。信号线包括BCK、WS和DATA可以发送最多16个通道的数据。通过用户配置可支持TDM Philips格式、TDM MSB对齐格式、TDM PCM格式等。
PDM TX模式通过DMA从储存器中取得脉冲密度调制(PDM)数据并将其发送的模式。信号线包括WS和DATA。通过用户配置可支持PDM标准格式等。
PCMtoPDM TX模式仅对I²S0有效通过DMA从储存器中取得脉冲编码调制(PCM)数据将其转换为脉冲密度调制(PDM)数据并将其发送的主机模式。信号线包括WS和DATA。通过用户配置可支持PDM标准格式等。
PDMtoPCM RX模式仅对I²S0有效接收脉冲密度调制(PDM)数据将其转换为脉冲编码调制(PCM)数据并将其通过DMA存入储存器的主机模式或从机模式。信号线包括WS和DATA。通过用户配置可支持PDM标准格式等。
更详细的内容请大家参考《ESP32-S3技术参考手册.pdf》第28章。
41.2 硬件设计
41.2.1 例程功能
本章实验功能简介开机后先初始化各外设然后检测字库是否存在如果检测无问题则开始循环播放SD卡MUSIC文件夹里面的歌曲必须在SD卡根目录建立一个MUSIC文件夹并存放歌曲在里面在SPILCD上显示歌曲名字、播放时间、歌曲总时间、歌曲总数目、当前歌曲的编号等信息。KEY0用于选择下一曲KEY2用于选择上一曲KEY3用来控制暂停/继续播放。LED闪烁提示程序运行状态。
41.2.2 硬件资源
本实验大家需要准备1个SD卡在里面新建一个MUSIC文件夹并存放一些歌曲在MUSIC文件夹下和一个耳机非必备分别插入SD卡接口和耳机接口然后下载本实验就可以通过耳机或板载喇叭来听歌了。实验用到的硬件资源如下
1. LED灯
LED -IO0
2.独立按键
KEY0(XL9555) - IO1_7
KEY1(XL9555) - IO1_6
KEY2(XL9555) - IO1_5
KEY3(XL9555) - IO1_4
3. XL9555
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
4. SPILCD
CS-IO21
SCK-IO12
SDA-IO11
DC-IO40在P5端口使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连
PWR- IO1_3XL9555
RST- IO1_2XL9555
5. SD
CS-IO2
SCK-IO12
MOSI-IO11
MISO-IO13
6. ES8388音频CODEC芯片IIC端口0
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
I2S_BCK_IO-IO46
I2S_WS_IO-IO9
I2S_DO_IO-IO10
I2S_DI_IO-IO14
IS2_MCLK_IO-IO3
41.2.3 原理图
DNESP32S3开发板板载了ES8388解码芯片的驱动电路原理图如图41.1.1所示
图41.2.3.1 ES838原理图
图中PHONE接口可以用来插耳机并连接了板载的喇叭SPEAKER开发板正上方。
41.3 程序设计
41.3.1 程序流程图
程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图
图41.3.1.1 音频播放实验程序流程图
41.3.2 I2S函数解析
ESP-IDF提供了一套API来配置I2S。要使用此功能需要导入必要的头文件
#include "driver/i2s.h"
#include "driver/i2s_std.h"
#include "driver/i2s_pdm.h"
接下来作者将介绍一些常用的ESP32-S3中的I2S函数这些函数的描述及其作用如下
1设置I2S引脚
该函数用给定的配置来配置I2S总线该函数原型如下所示
esp_err_t i2s_set_pin(i2s_port_t i2s_num, const i2s_pin_config_t *pin);
该函数的形参描述如下表所示
参数 | 描述 |
| I2S端口号有I2S_NUM_0、I2S_NUM_1两个端口可供配置 |
| 指向I2S配置的指针 |
表41.3.2.1 i2s_set_pin()函数形参描述
该函数的返回值描述如下表所示
表41.3.2.2 函数i2s_set_pin ()返回值描述
该函数使用i2s_pin_config_t类型的结构体变量传入该结构体的定义如下所示
表41.3.2.3 i2s_pin_config_t结构体参数值描述
完成上述结构体参数配置之后可以将结构传递给 i2s_set_pin () 函数用以实例化IIC并返回IIC句柄。
2安装I2S驱动
该函数安装I2S驱动该函数原型如下所示
esp_err_t i2s_driver_install(i2s_port_t i2s_num,
const i2s_config_t *i2s_config,
int queue_size,
void *i2s_queue);
该函数的形参描述如下表所示
参数 | 描述 |
| I2S端口号有I2S_NUM_0、I2S_NUM_1两个端口可供配置 |
| I2S配置 |
| 事件队列大小/深度。 |
| 事件队列句柄 |
表41.3.2.4 i2s_driver_install()函数形参描述
该函数的返回值描述如下表所示
| |
ESP_OK | 成功 |
ESP_ERR_INVALID_ARG | 参数错误 |
ESP_ERR_NO_MEM | 内存不足 |
ESP_ERR_INVALID_STATE | 当前I2S端口被占用 |
表41.3.2.5 函数i2s_driver_install ()返回值描述
3处理缓冲区
该函数将TX DMA缓冲区的内容归零该函数原型如下所示
esp_err_t i2s_zero_dma_buffer(i2s_port_t i2s_num);
该函数的形参描述如下表所示
参数 | 描述 |
| I2S端口号有I2S_NUM_0、I2S_NUM_1两个端口可供配置 |
表41.3.2.6 i2s_zero_dma_buffer ()函数形参描述
该函数的返回值描述如下表所示
| |
ESP_OK | 成功 |
ESP_ERR_INVALID_ARG | 参数错误 |
表41.3.2.7 函数i2s_zero_dma_buffer ()返回值描述
41.3.3 音频播放驱动解析
在IDF版的30_music例程中作者在30_music \components\BSP路径下新增了一个I2S文件夹和一个ES8388文件夹分别用于存放i2s.c、i2s.h和es8388.c以及es8388.h这四个文件。其中i2s.h和es8388.h文件负责声明I2S以及ES8388相关的函数和变量而i2s.c和es8388.c文件则实现了I2S以及ES8388的驱动代码。下面我们将详细解析这四个文件的实现内容。
1i2s驱动
音乐文件我们要通过SD卡来传给单片机那我们自然要用到文件系统。LCD、按键交互这些我们也需要实现。 由于播放功能涉及到多个外设的配合使用用文件系统读音频文件做播放控制等所以我们把ES8388的硬件驱动放到components\BSP目录下播放功能作为APP放到main目录下。
这里我们只讲解核心代码详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码I²S的驱动主要包括两个文件i2s.c和i2s.h。
除去I²S的管脚我们需要初始其它IO的模式我们在头文件sai.h中定义SAI的引脚方便如果IO变更之后作修改
#define I2S_NUM (I2S_NUM_0) /* I2S端口 */
#define I2S_BCK_IO (GPIO_NUM_46) /* 设置串行时钟引脚ES8388_SCLK */
#define I2S_WS_IO (GPIO_NUM_9) /* 设置左右声道的时钟引脚ES8388_LRCK */
#define I2S_DO_IO (GPIO_NUM_10) /* ES8388_SDOUT */
#define I2S_DI_IO (GPIO_NUM_14) /* ES8388_SDIN */
#define IS2_MCLK_IO (GPIO_NUM_3) /* ES8388_MCLK */
#define SAMPLE_RATE (44100) /* 采样率 */
接下来开始介绍i2s.c主要是I²S的初始化代码如下
/* I2S默认配置 */
#define I2S_CONFIG_DEFAULT() { \
.mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_TX | I2S_MODE_RX), \
.sample_rate = SAMPLE_RATE, \
.bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT, \
.channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_RIGHT_LEFT, \
.communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S, \
.intr_alloc_flags = 0, \
.dma_buf_count = 8, \
.dma_buf_len = 256, \
.use_apll = false \
}
/**
* @retval ESP_OK:初始化成功;其他:失败
*/
esp_err_t i2s_init(void)
{
esp_err_t ret_val = ESP_OK;
i2s_pin_config_t pin_config = {
.bck_io_num = I2S_BCK_IO,
.ws_io_num = I2S_WS_IO,
.data_out_num = I2S_DO_IO,
.data_in_num = I2S_DI_IO,
.mck_io_num = IS2_MCLK_IO,
};
i2s_config_t i2s_config = I2S_CONFIG_DEFAULT();
i2s_config.sample_rate = SAMPLE_RATE;
i2s_config.bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT;
i2s_config.use_apll = true;
ret_val |= i2s_driver_install(I2S_NUM, &i2s_config, 0, NULL);
ret_val |= i2s_set_pin(I2S_NUM, &pin_config);
ret_val |= i2s_zero_dma_buffer(I2S_NUM);
return ret_val;
}
/**
* @brief I2S TRX启动
* @param 无
* @retval 无
*/
void i2s_trx_start(void)
{
i2s_start(I2S_NUM);
}
/**
* @brief I2S TRX停止
* @param 无
* @retval 无
*/
void i2s_trx_stop(void)
{
i2s_stop(I2S_NUM);
}
/**
* @brief I2S卸载
* @param 无
* @retval 无
*/
void i2s_deinit(void)
{
i2s_driver_uninstall(I2S_NUM);
}
/**
* @brief 设置采样率
* @param sampleRate : 采样率
* @param bits_sample :位宽
* @retval 无
*/
void i2s_set_samplerate_bits_sample(int samplerate,int bits_sample)
{
i2s_set_clk(I2S_NUM,samplerate,bits_sample,I2S_CHANNEL_STEREO);
}
/**
* @brief I2S传输数据
* @param buffer: 数据存储区的首地址
* @param frame_size: 数据大小
* @retval 无
*/
size_t i2s_tx_write(uint8_t *buffer, uint32_t frame_size)
{
size_t bytes_written;
i2s_write(I2S_NUM, buffer, frame_size, &bytes_written, 100);
return bytes_written;
}
/**
* @brief I2S读取数据
* @param buffer: 读取数据存储区的首地址
* @param frame_size: 读取数据大小
* @retval 无
*/
size_t i2s_rx_read(uint8_t *buffer, uint32_t frame_size)
{
size_t bytes_written;
i2s_read(I2S_NUM, buffer, frame_size, &bytes_written, 1000);
return bytes_written;
}
函数i2s_init()完成初始化I²S该初始化不需要像I²C以及IO扩展芯片那样设置传参通过配置相关的结构体并安装I²S的驱动和配置I²S引脚以及将TX DMA缓冲区的内容归零。函数sai1_samplerate_set则是用前面介绍的查表法根据采样率来设置SAI的时钟。函数i2s_trx_start()用于启动I²S驱动在调用了i2s_driver_install()之后不需要调用这个函数(它是自动启动的)但是在调用了i2s_stop()之后调用该函数是必要的。而函数i2s_trx_stop()用于停止I²S驱动在调用i2s_driver_uninstall()之前不需要调用i2s_stop()。i2s_set_samplerate_bits_sample()用于设置I2S RX和TX的时钟和位宽度。函数i2s_tx_write()用于将数据写入I2S DMA传输缓冲区。函数i2s_rx_read()从I2S DMA接收缓冲区读取数据。以上是对I²S驱动文件下部分函数的功能概述具体内容请参照该驱动文件。
2ES8388驱动
ES8388主要用来将音频信号转换为数字信号或将数字信号转换为音频信号接下来我们开始介绍ES8388的几个函数代码如下
/**
* @brief ES8388初始化
* @param 无
* @retval 0,初始化正常
* 其他,错误代码
*/
uint8_t es8388_init(i2c_obj_t self)
{
esp_err_t ret_val = ESP_OK;
if (self.init_flag == ESP_FAIL)
{
/* 初始化IIC */
iic_init(I2C_NUM_0);
}
es8388_i2c_master = self;
/* 软复位ES8388 */
ret_val |= es8388_write_reg(0, 0x80);
ret_val |= es8388_write_reg(0, 0x00);
/* 等待复位 */
vTaskDelay(100);
ret_val |= es8388_write_reg(0x01, 0x58);
ret_val |= es8388_write_reg(0x01, 0x50);
ret_val |= es8388_write_reg(0x02, 0xF3);
ret_val |= es8388_write_reg(0x02, 0xF0);
/* 麦克风偏置电源关闭 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x03, 0x09);
/* 使能参考 500K驱动使能 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x00, 0x06);
/* DAC电源管理不打开任何通道 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x04, 0x00);
/* MCLK不分频 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x08, 0x00);
/* DAC控制 DACLRC与ADCLRC相同 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x2B, 0x80);
/* ADC L/R PGA增益配置为+24dB */
ret_val |= es8388_write_reg(0x09, 0x88);
/* ADC数据选择为left data = left ADC, right data=left ADC音频数据为16bit */
ret_val |= es8388_write_reg(0x0C, 0x4C);
/* ADC配置 MCLK/采样率=256 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x0D, 0x02);
/* ADC数字音量控制将信号衰减 L 设置为最小 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x10, 0x00);
/* ADC数字音量控制将信号衰减 R 设置为最小 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x11, 0x00);
/* DAC 音频数据为16bit */
ret_val |= es8388_write_reg(0x17, 0x18);
/* DAC 配置 MCLK/采样率=256 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x18, 0x02);
/* DAC数字音量控制将信号衰减 L 设置为最小 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x1A, 0x00);
/* DAC数字音量控制将信号衰减 R 设置为最小 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x1B, 0x00);
/* L混频器 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x27, 0xB8);
/* R混频器 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x2A, 0xB8);
vTaskDelay(100);
if (ret_val != ESP_OK)
{
while(1)
{
printf("ES8388初始化失败\r\n");
vTaskDelay(500);
}
}
else
{
printf("ES8388初始化成功\r\n");
}
return 0;
}
/**
* @brief IIC写入函数
* @param slave_addr:ES8388地址
* @param reg_add:寄存器地址
* @param data:写入的数据
* @retval 无
*/
esp_err_t es8388_write_reg(uint8_t reg_addr, uint8_t data)
{
i2c_buf_t buf[2] = {
{.len = 1, .buf = ®_addr},
{.len = 1, .buf = &data},
};
i2c_transfer(&es8388_i2c_master, ES8388_ADDR >> 1, 2, buf, I2C_FLAG_STOP);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 读取数据
* @param reg_add:寄存器地址
* @param p_data:读取的数据
* @retval 无
*/
esp_err_t es8388_read_reg(uint8_t reg_addr, uint8_t *pdata)
{
i2c_buf_t buf[2] = {
{.len = 1, .buf = ®_addr},
{.len = 1, .buf = pdata},
};
i2c_transfer(&es8388_i2c_master, ES8388_ADDR >> 1, 2, buf, I2C_FLAG_WRITE|
I2C_FLAG_READ |
I2C_FLAG_STOP);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 设置ES8388工作模式
* @param fmt : 工作模式
* @arg 1, MSB(左对齐);
* @arg 2, LSB(右对齐);
* @arg 3, PCM/DSP
* @param len : 数据长度
* @arg 0, 24bit
* @arg 1, 20bit
* @arg 2, 18bit
* @arg 3, 16bit
* @arg 4, 32bit
* @retval 无
*/
void es8388_sai_cfg(uint8_t fmt, uint8_t len)
{
fmt &= 0x03;
len &= 0x07; /* 限定范围 */
es8388_write_reg(23, (fmt << 1) | (len << 3)); /* R23,ES8388工作模式设置 */
}
/**
* @brief 设置耳机音量
* @param volume : 音量大小(0 ~ 33)
* @retval 无
*/
void es8388_hpvol_set(uint8_t volume)
{
if (volume > 33)
{
volume = 33;
}
es8388_write_reg(0x2E, volume);
es8388_write_reg(0x2F, volume);
}
/**
* @brief 设置喇叭音量
* @param volume : 音量大小(0 ~ 33)
* @retval 无
*/
void es8388_spkvol_set(uint8_t volume)
{
if (volume > 33)
{
volume = 33;
}
es8388_write_reg(0x30, volume);
es8388_write_reg(0x31, volume);
}
/**
* @brief 设置3D环绕声
* @param depth : 0 ~ 7(3D强度,0关闭,7最强)
* @retval 无
*/
void es8388_3d_set(uint8_t depth)
{
depth &= 0x7; /* 限定范围 */
es8388_write_reg(0x1D, depth << 2); /* R7,3D环绕设置 */
}
/**
* @brief ES8388 DAC/ADC配置
* @param dacen : dac使能(1)/关闭(0)
* @param adcen : adc使能(1)/关闭(0)
* @retval 无
*/
void es8388_adda_cfg(uint8_t dacen, uint8_t adcen)
{
uint8_t tempreg = 0;
tempreg |= ((!dacen) << 0);
tempreg |= ((!adcen) << 1);
tempreg |= ((!dacen) << 2);
tempreg |= ((!adcen) << 3);
es8388_write_reg(0x02, tempreg);
}
/**
* @brief ES8388 DAC输出通道配置
* @param o1en : 通道1使能(1)/禁止(0)
* @param o2en : 通道2使能(1)/禁止(0)
* @retval 无
*/
void es8388_output_cfg(uint8_t o1en, uint8_t o2en)
{
uint8_t tempreg = 0;
tempreg |= o1en * (3 << 4);
tempreg |= o2en * (3 << 2);
es8388_write_reg(0x04, tempreg);
}
/**
* @brief ES8388 MIC增益设置(MIC PGA增益)
* @param gain : 0~8, 对应0~24dB 3dB/Step
* @retval 无
*/
void es8388_mic_gain(uint8_t gain)
{
gain &= 0x0F;
gain |= gain << 4;
es8388_write_reg(0x09, gain); /* R9,左右通道PGA增益设置 */
}
/**
* @brief ES8388 ALC设置
* @param sel
* @arg 0,关闭ALC
* @arg 1,右通道ALC
* @arg 2,左通道ALC
* @arg 3,立体声ALC
* @param maxgain : 0~7,对应-6.5~+35.5dB
* @param minigain: 0~7,对应-12~+30dB 6dB/STEP
* @retval 无
*/
void es8388_alc_ctrl(uint8_t sel, uint8_t maxgain, uint8_t mingain)
{
uint8_t tempreg = 0;
tempreg = sel << 6;
tempreg |= (maxgain & 0x07) << 3;
tempreg |= mingain & 0x07;
es8388_write_reg(0x12, tempreg); /* R18,ALC设置 */
}
/**
* @brief ES8388 ADC输出通道配置
* @param in : 输入通道
* @arg 0, 通道1输入
* @arg 1, 通道2输入
* @retval 无
*/
void es8388_input_cfg(uint8_t in)
{
es8388_write_reg(0x0A, (5 * in) << 4); /* ADC1 输入通道选择L/R INPUT1 */
}
以上代码中es8388_init函数用于初始化es8388这里只是通用配置ADC&DAC初始化完成后并不能正常播放音乐还需要通过es8388_adda_cfg函数使能DAC然后通过设置es8388_output_cfg选择DAC输出通过es8388_sai_cfg配置ES8388工作模式最后设置音量才可以接收I²S音频数据实现音乐播放。
3wavplay驱动
wavpaly主要用于wav格式的音频文件解码接下来看看wavplay.c里面的几个函数代码如下
/**
* @brief WAV解析初始化
* @param fname : 文件路径+文件名
* @param wavx : 信息存放结构体指针
* @retval 0,打开文件成功
* 1,打开文件失败
* 2,非WAV文件
* 3,DATA区域未找到
*/
uint8_t wav_decode_init(uint8_t *fname, __wavctrl *wavx)
{
FIL *ftemp;
uint8_t *buf;
uint32_t br = 0;
uint8_t res = 0;
ChunkRIFF *riff;
ChunkFMT *fmt;
ChunkFACT *fact;
ChunkDATA *data;
ftemp = (FIL*)mymalloc(sizeof(FIL));
buf = mymalloc(512);
if (ftemp && buf) /* 内存申请成功 */
{
res = f_open(ftemp, (TCHAR*)fname, FA_READ); /* 打开文件 */
if (res == FR_OK)
{
f_read(ftemp, buf, 512, (UINT *)&br); /* 读取512字节在数据 */
riff = (ChunkRIFF *)buf; /* 获取RIFF块 */
if (riff->Format == 0x45564157) /* 是WAV文件 */
{
fmt = (ChunkFMT *)(buf + 12); /* 获取FMT块 */
/*读取FACT块*/
fact = (ChunkFACT *)(buf + 12 + 8 + fmt->ChunkSize);
if (fact->ChunkID == 0x74636166 || fact->ChunkID == 0x5453494C)
{
/* 具有fact/LIST块的时候(未测试)*/
wavx->datastart = 12 + 8 + fmt->ChunkSize+8+fact->ChunkSize;
}
else
{
wavx->datastart = 12 + 8 + fmt->ChunkSize;
}
data = (ChunkDATA *)(buf + wavx->datastart); /* 读取DATA块 */
if (data->ChunkID == 0x61746164) /* 解析成功! */
{
wavx->audioformat = fmt->AudioFormat; /* 音频格式 */
wavx->nchannels = fmt->NumOfChannels; /* 通道数 */
wavx->samplerate = fmt->SampleRate; /* 采样率 */
wavx->bitrate = fmt->ByteRate * 8; /* 得到位速 */
wavx->blockalign = fmt->BlockAlign; /* 块对齐 */
wavx->bps = fmt->BitsPerSample;/* 位数,16/24/32位 */
wavx->datasize = data->ChunkSize; /* 数据块大小 */
wavx->datastart = wavx->datastart + 8;/* 数据流开始的地方. */
printf("wavx->audioformat:%d\r\n", wavx->audioformat);
printf("wavx->nchannels:%d\r\n", wavx->nchannels);
printf("wavx->samplerate:%d\r\n", wavx->samplerate);
printf("wavx->bitrate:%d\r\n", wavx->bitrate);
printf("wavx->blockalign:%d\r\n", wavx->blockalign);
printf("wavx->bps:%d\r\n", wavx->bps);
printf("wavx->datasize:%d\r\n", wavx->datasize);
printf("wavx->datastart:%d\r\n", wavx->datastart);
}
else
{
res = 3; /* data区域未找到. */
}
}
else
{
res = 2; /* 非wav文件 */
}
}
else
{
res = 1; /* 打开文件错误 */
}
}
f_close(ftemp);
free(ftemp); /* 释放内存 */
free(buf);
return 0;
}
/**
* @brief 获取当前播放时间
* @param fname : 文件指针
* @param wavx : wavx播放控制器
* @retval 无
*/
void wav_get_curtime(FIL *fx, __wavctrl *wavx)
{
long long fpos;
wavx->totsec = wavx->datasize / (wavx->bitrate / 8); /* 歌曲总长度(单位:秒) */
fpos = fx->fptr-wavx->datastart; /* 得到当前文件播放到的地方 */
wavx->cursec = fpos*wavx->totsec / wavx->datasize; /* 当前播放到第多少秒了? */
}
/**
* @brief 播放某个wav文件
* @param fname : 文件路径+文件名
* @retval KEY0_PRES,错误
* KEY1_PRES,打开文件失败
* 其他,非WAV文件
*/
uint8_t wav_play_song(uint8_t *fname)
{
uint8_t key = 0;
uint8_t t = 0;
uint8_t res;
i2s_play_end = ESP_FAIL;
i2s_play_next_prev = ESP_FAIL;
g_audiodev.file = (FIL*)malloc(sizeof(FIL));
g_audiodev.tbuf = malloc(WAV_TX_BUFSIZE);
if (g_audiodev.file || g_audiodev.tbuf)
{
/* 得到文件的信息 */
res = wav_decode_init(fname, &wavctrl);
/* 解析文件成功 */
if (res == 0)
{
if (wavctrl.bps == 16)
{
/* 飞利浦标准,16位数据长度 */
es8388_sai_cfg(0, 3);
i2s_set_samplerate_bits_sample(wavctrl.samplerate,
I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT);
}
else if (wavctrl.bps == 24)
{
/* 飞利浦标准,24位数据长度 */
es8388_sai_cfg(0, 0);
i2s_set_samplerate_bits_sample(wavctrl.samplerate,
I2S_BITS_PER_SAMPLE_24BIT);
}
audio_stop();
if (MUSICTask_Handler == NULL)
{
taskENTER_CRITICAL(&my_spinlock);
/* 创建任务1,任务函数 */
xTaskCreatePinnedToCore((TaskFunction_t )music,
/* 任务名称 */
(const char* )"music",
/* 任务堆栈大小 */
(uint16_t )MUSIC_STK_SIZE,
/* 传入给任务函数的参数 */
(void* )NULL,
/* 任务优先级 */
(UBaseType_t )MUSIC_PRIO,
/* 任务句柄 */
(TaskHandle_t* )&MUSICTask_Handler,
/* 该任务哪个内核运行 */
(BaseType_t ) 0);
taskEXIT_CRITICAL(&my_spinlock);
}
/* 打开文件 */
res = f_open(g_audiodev.file, (TCHAR*)fname, FA_READ);
if (res == 0)
{
/* 开始音频播放 */
audio_start();
vTaskDelay(100);
audio_start();
vTaskDelay(100);
while (res == 0)
{
while (1)
{
if (i2s_play_end == ESP_OK)
{
res = KEY0_PRES;
break;
}
key = xl9555_key_scan(0);
/* 暂停 */
if (key == KEY3_PRES)
{
if ((g_audiodev.status & 0x0F) == 0x03)
{
audio_stop();
vTaskDelay(100);
}
else if ((g_audiodev.status & 0x0F) == 0x00)
{
audio_start();
vTaskDelay(100);
}
}
/* 下一曲/上一曲 */
if (key == KEY2_PRES || key == KEY0_PRES)
{
i2s_play_next_prev = ESP_OK;
vTaskDelay(100);
res = KEY0_PRES;
break;
}
/* 暂停不刷新时间 */
if ((g_audiodev.status & 0x0F) == 0x03)
{
/* 得到总时间和当前播放的时间 */
wav_get_curtime(g_audiodev.file, &wavctrl);
audio_msg_show(wavctrl.totsec,
wavctrl.cursec,
wavctrl.bitrate);
}
t++;
if (t == 20)
{
t = 0 ;
LED_TOGGLE();
}
if ((g_audiodev.status & 0x01) == 0)
{
vTaskDelay(10);
}
else
{
break;
}
}
/* 退出切换歌曲 */
if (key == KEY2_PRES || key == KEY0_PRES)
{
res = key;
break;
}
}
audio_stop();
}
else
{
res = 0xFF;
}
}
else
{
res = 0xFF;
}
}
else
{
res = 0xFF;
}
/* 释放内存 */
free(g_audiodev.tbuf);
/* 释放内存 */
free(g_audiodev.file);
return res;
}
以上代码中wav_decode_init函数用来对wav音频文件进行解析得到wav的详细信息音频采样率位数数据流起始位置等wav_play_song函数是播放WAV最终执行的函数该函数解析完WAV文件后设置ES8388和I²S的参数采样率位数等然后不断填充数据实现WAV播放该函数中还进行了按键检测实现上下曲切换和暂停/播放等操作。
4audioplay驱动
这部分我们需要根据ES8388推荐的初始化顺序时行配置。我们需要借助SD卡和文件系统把我们需要播放的歌曲传给ES8388播放。我们在User目录下新建一个《APP》文件夹同时在该目录下新建audioplay.c和audioplay.h并加入到工程。
首先判断音乐文件类型符合条件的再把相应的文件数据发送给ES8388我们在FATFS的扩展文件中已经实现了判断文件类型这个功能在图片显示实验也演示了这部分代码的使用我们把这个功能封装成了audio_get_tnum()函数这部分参考我们光盘源码即可。接下来我们来分析一下audio play()和audio_play_song ()函数实现播放歌曲的功能代码如下
/**
* @brief 播放音乐
* @param 无
* @retval 无
*/
void audio_play(void)
{
uint8_t res;
/* 目录 */
FF_DIR wavdir;
/* 文件信息 */
FILINFO *wavfileinfo;
/* 带路径的文件名 */
uint8_t *pname;
/* 音乐文件总数 */
uint16_t totwavnum;
/* 当前索引 */
uint16_t curindex;
/* 键值 */
uint8_t key;
uint32_t temp;
/* 音乐offset索引表 */
uint32_t *wavoffsettbl;
/* 开启DAC关闭ADC */
es8388_adda_cfg(1, 0);
/* DAC选择通道1输出 */
es8388_output_cfg(1, 1);
/* 打开音乐文件夹 */
while (f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC"))
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "MUSIC文件夹错误!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除显示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 206, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 得到总有效文件数 */
totwavnum = audio_get_tnum((uint8_t *)"0:/MUSIC");
/* 音乐文件总数为0 */
while (totwavnum == NULL)
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "没有音乐文件!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除显示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 申请内存 */
wavfileinfo = (FILINFO*)malloc(sizeof(FILINFO));
/* 为带路径的文件名分配内存 */
pname = malloc(255 * 2 + 1);
/* 申请4*totwavnum个字节的内存,用于存放音乐文件off block索引 */
wavoffsettbl = malloc(4 * totwavnum);
/* 内存分配出错 */
while (!wavfileinfo || !pname || !wavoffsettbl)
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "内存分配失败!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除显示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 记录索引,打开目录 */
res = f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC");
if (res == FR_OK)
{
/* 当前索引为0 */
curindex = 0;
/* 全部查询一遍 */
while (1)
{
/* 记录当前index */
temp = wavdir.dptr;
/* 读取目录下的一个文件 */
res = f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
{
break; /* 错误了/到末尾了,退出 */
}
res = exfuns_file_type(wavfileinfo->fname);
/* 取高四位,看看是不是音乐文件 */
if ((res & 0xF0) == 0x40)
{
/* 记录索引 */
wavoffsettbl[curindex] = temp;
curindex++;
}
}
}
/* 从0开始显示 */
curindex = 0;
/* 打开目录 */
res = f_opendir(&wavdir, (const TCHAR*)"0:/MUSIC");
/* 打开成功 */
while (res == FR_OK)
{
/* 改变当前目录索引 */
dir_sdi(&wavdir, wavoffsettbl[curindex]);
/* 读取目录下的一个文件 */
res = f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
{
/* 错误了/到末尾了,退出 */
break;
}
/* 复制路径(目录) */
strcpy((char *)pname, "0:/MUSIC/");
/* 将文件名接在后面 */
strcat((char *)pname, (const char *)wavfileinfo->fname);
/* 清除之前的显示 */
lcd_fill(30, 190, lcd_self.width - 1, 190 + 16, WHITE);
audio_index_show(curindex + 1, totwavnum);
/* 显示歌曲名字 */
text_show_string(30, 190, lcd_self.width - 60, 16,
(char *)wavfileinfo->fname, 16, 0, BLUE);
/* 播放这个音频文件 */
key = audio_play_song(pname);
/* 上一曲 */
if (key == KEY2_PRES)
{
if (curindex)
{
curindex--;
}
else
{
curindex = totwavnum - 1;
}
}
/* 下一曲 */
else if (key == KEY0_PRES)
{
curindex++;
if (curindex >= totwavnum)
{
/* 到末尾的时候,自动从头开始 */
curindex = 0;
}
}
else
{
break; /* 产生了错误 */
}
}
/* 释放内存 */
free(wavfileinfo);
/* 释放内存 */
free(pname);
/* 释放内存 */
free(wavoffsettbl);
}
/**
* @brief 播放某个音频文件
* @param fname : 文件名
* @retval 按键值
* @arg KEY0_PRES , 下一曲.
* @arg KEY2_PRES , 上一曲.
* @arg 其他 , 错误
*/
uint8_t audio_play_song(uint8_t *fname)
{
uint8_t res;
res = exfuns_file_type((char *)fname);
switch (res)
{
case T_WAV:
res = wav_play_song(fname);
break;
case T_MP3:
/* 自行实现 */
break;
default: /* 其他文件,自动跳转到下一曲 */
printf("can't play:%s\r\n", fname);
res = KEY0_PRES;
break;
}
return res;
}
这里audio_play函数在main函数里面被调用该函数首先设置ES8388相关配置然后查找SD卡里面的MUSIC文件夹并统计该文件夹里面总共有多少音频文件统计包括WAV/MP3/APE/FLAC等然后该函数调用audio_play_song函数按顺序播放这些音频文件。
在audio_play_song函数里面通过判断文件类型调用不同的解码函数本章支持WAV文件通过wav_play_song函数实现WAV解码。
41.3.4 CMakeLists.txt文件
打开本实验BSP下的CMakeLists.txt文件其内容如下所示
set(src_dirs
IIC
LCD
LED
SDIO
SPI
XL9555
ES8388
I2S)
set(include_dirs
IIC
LCD
LED
SDIO
SPI
XL9555
ES8388
I2S)
set(requires
driver
fatfs)
idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs}
INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires})
component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format)
上述的红色I2C、ES8388驱动需要由开发者自行添加以确保音频播放驱动能够顺利集成到构建系统中。这一步骤是必不可少的它确保了音频播放驱动的正确性和可用性为后续的开发工作提供了坚实的基础。
打开本实验main文件下的CMakeLists.txt文件其内容如下所示
idf_component_register(
SRC_DIRS
"."
"APP"
INCLUDE_DIRS
"."
"APP")
上述的红色APP驱动需要由开发者自行添加在此便不做赘述了。
41.3.5 实验应用代码
打开main/main.c文件该文件定义了工程入口函数名为app_main。该函数代码如下。
i2c_obj_t i2c0_master;
/**
* @brief 程序入口
* @param 无
* @retval 无
*/
void app_main(void)
{
esp_err_t ret;
uint8_t key = 0;
/* 初始化NVS */
ret = nvs_flash_init();
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||
ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
{
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ret = nvs_flash_init();
}
/* 初始化LED */
led_init();
/* 初始化IIC0 */
i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0);
/* 初始化SPI */
spi2_init();
/* 初始化IO扩展芯片 */
xl9555_init(i2c0_master);
/* 初始化LCD */
lcd_init();
/* ES8388初始化 */
es8388_init(i2c0_master);
/* 开启DAC关闭ADC */
es8388_adda_cfg(1, 0);
es8388_input_cfg(0);
/* DAC选择通道输出 */
es8388_output_cfg(1, 1);
/* 设置耳机音量 */
es8388_hpvol_set(20);
/* 设置喇叭音量 */
es8388_spkvol_set(20);
/* 打开喇叭 */
xl9555_pin_write(SPK_EN_IO,0);
/* I2S初始化 */
i2s_init();
/* 检测不到SD卡 */
while (sd_spi_init())
{
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "SD Card Error!", RED);
vTaskDelay(500);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Please Check! ", RED);
vTaskDelay(500);
}
/* 检查字库 */
while (fonts_init())
{
/* 清屏 */
lcd_clear(WHITE);
lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "ESP32-S3", RED);
/* 更新字库 */
key = fonts_update_font(30, 50, 16, (uint8_t *)"0:", RED);
/* 更新失败 */
while (key)
{
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "Font Update Failed!", RED);
vTaskDelay(200);
lcd_fill(20, 50, 200 + 20, 90 + 16, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "Font Update Success! ", RED);
vTaskDelay(1500);
/* 清屏 */
lcd_clear(WHITE);
}
/* 为fatfs相关变量申请内存 */
ret = exfuns_init();
/* 实验信息显示延时 */
vTaskDelay(500);
text_show_string(30, 50, 200, 16, "正点原子ESP32开发板",16,0, RED);
text_show_string(30, 70, 200, 16, "音乐播放器 实验", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 90, 200, 16, "正点原子@ALIENTEK", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 110, 200, 16, "KEY0:NEXT KEY2:PREV", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 130, 200, 16, "KEY3:PAUSE/PLAY", 16, 0, RED);
while (1)
{
/* 播放音乐 */
audio_play();
}
}
到这里本实验的代码基本就编写完成了我们准备好音乐文件放到SD卡根目录下的《MUSIC》夹下测试本实验的代码。
41.4 下载验证
在代码编译成功之后我们下载代码到开发板上程序先执行字库检测然后当检测到SD卡根目录的MUSIC文件夹有音频文件WAV格式音频的时候就开始自动播放歌曲了如图41.4.1所示
图41.4.1音乐播放中
从上图可以看出总共1首歌曲当前正在播放第1首歌曲歌曲名、播放时间、总时长、码率等也都有显示。此时LED会随着音乐的播放而闪烁。
此时我们便可以听到开发板板载喇叭播放出来的音乐了也可以在开发板的PHONE端子插入耳机来听歌。同时我们可以通过按KEY0和KEY2来切换下一曲和上一曲通过KEY_UP暂停和继续播放。
