闾丘婉奕 发表于 4 天前

《ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6》第四十一章音乐播放器实验

第四十一章音乐播放器实验
1)实验平台:正点原子DNESP32S3开发板
2)章节摘自【正点原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6
3)购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659
4)全套实验源码+手册+视频下载地址:http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html
5)正点原子官方B站:https://space.bilibili.com/394620890
6)正点原子DNESP32S3开发板技术交流群:132780729


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(ResourceInterchange 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MSADPCM,CCITT 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192K,24bit音频播放
●DAC信噪比96dB;ADC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
DSDIN:DAC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ES8388,ES8388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R0(00h),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0X00,ES8388恢复正常。VMIDSEL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R1(01h),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R2(02h),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R3(03h),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0,ADC部分就可以正常工作了。
5,寄存器R4(04h),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R8(08h),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R9(09h),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=1000,即24dB。
8,寄存器R10(0Ah),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1,1选择通道2。
9,寄存器R12(0Ch),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;ADCLRP(bit5)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R13(0Dh),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0;ADCFsRatio(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R16(10h)和R17(11h),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R18(12h),是ADC控制寄存器10,全部位都要用到:ALCSEL(bit7:6)用于控制ALC,00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R23(17h),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0;DACLRP(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R24(18h),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0;DACFsRatio(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R26(1Ah)和R27(1Bh),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R29(1Dh),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0,0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39(27h)和42(2Ah),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1;LI2LO(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1;LI2LOVOL(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43(2Bh),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:

[*]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
[*]XL9555
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
[*]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_3(XL9555)
RST- IO1_2(XL9555)
[*]SD
CS-IO2
SCK-IO12
MOSI-IO11
MISO-IO13
[*]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_ti2s_set_pin(i2s_port_t i2s_num, consti2s_pin_config_t *pin);该函数的形参描述如下表所示:

表41.3.2.1i2s_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41.3.2.3i2s_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_ti2s_driver_install(i2s_port_t i2s_num,
                           consti2s_config_t *i2s_config,
                           intqueue_size,
                           void *i2s_queue);该函数的形参描述如下表所示:

表41.3.2.4i2s_driver_install()函数形参描述
该函数的返回值描述,如下表所示:

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_ti2s_zero_dma_buffer(i2s_port_t i2s_num);该函数的形参描述如下表所示:

表41.3.2.6i2s_zero_dma_buffer ()函数形参描述
该函数的返回值描述,如下表所示:

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。
1,i2s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:
#defineI2S_NUM       (I2S_NUM_0)         /*I2S端口 */
#defineI2S_BCK_IO    (GPIO_NUM_46)   /* 设置串行时钟引脚,ES8388_SCLK */
#defineI2S_WS_IO   (GPIO_NUM_9)          /* 设置左右声道的时钟引脚,ES8388_LRCK */
#defineI2S_DO_IO   (GPIO_NUM_10)   /* ES8388_SDOUT */
#define I2S_DI_IO    (GPIO_NUM_14)         /*ES8388_SDIN */
#defineIS2_MCLK_IO   (GPIO_NUM_3)         /* ES8388_MCLK */
#defineSAMPLE_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 */
#defineI2S_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                                                            \
}
/**
* @brief      初始化I2S
* @param      无
* @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
*/
voidi2s_trx_start(void)
{
    i2s_start(I2S_NUM);
}
/**
* @brief      I2S TRX停止
* @param      无
* @retval   无
*/
voidi2s_trx_stop(void)
{
    i2s_stop(I2S_NUM);
}
/**
* @brief      I2S卸载
* @param      无
* @retval   无
*/
voidi2s_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
*/
voidi2s_set_samplerate_bits_sample(intsamplerate,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_ti2s_tx_write(uint8_t *buffer, uint32_tframe_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_ti2s_rx_read(uint8_t *buffer, uint32_tframe_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。
2,ES8388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_tes8388_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_treg_addr, uint8_t data)
{
    i2c_buf_t buf = {
      {.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_tes8388_read_reg(uint8_t reg_addr, uint8_t *pdata)
{
    i2c_buf_t buf = {
      {.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      0, 飞利浦标准I2S;
* @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
*/
voides8388_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
*/
voides8388_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
*/
voides8388_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
*/
voides8388_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
*/
voides8388_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
*/
voides8388_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0~24dB3dB/Step
* @retval   无
*/
voides8388_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~+30dB6dB/STEP
* @retval   无
*/
voides8388_alc_ctrl(uint8_t sel, uint8_tmaxgain, 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
*/
voides8388_input_cfg(uint8_t in)
{
    es8388_write_reg(0x0A, (5 * in) << 4);    /* ADC1 输入通道选择L/RINPUT1*/
}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。
4,audioplay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      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_twav_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
*/
voidwav_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_twav_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;
}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:
/**
* @brief      播放音乐
* @param      无
* @retval   无
*/
voidaudio_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offblock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))
            {
                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 = 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);
      
      /* 读取目录下的一个文件 */
      res =f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
      
      if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname == 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_taudio_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'tplay:%s\r\n", fname);
            res =KEY0_PRES;
            break;
    }
    return res;
}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:
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。
idf_component_register(
    SRC_DIRS
      "."
      "APP"
    INCLUDE_DIRS
      "."
      "APP")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。

来源:程序园用户自行投稿发布,如果侵权,请联系站长删除
免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!
页: [1]
查看完整版本: 《ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6》第四十一章音乐播放器实验