ESP32S3播放音频文件

ESP32S3播放音频文件

硬件基于立创实战派esp32s3
软件代码基于立创实战派教程修改，分析
播放PCM格式音频

原理图分析

音频芯片ES8311

ES8311_I2C_ADD：0x18

音频功放芯片NS4150B

由于esp引脚数量不够，音频功放芯片使能脚由IO拓展芯片PCA9557控制，要使喇叭输出还需开启

PCA9557,IO拓展芯片

该芯片可以拓展为8位IO输出或输入

IIC高位地址0011 低位地址由A2,A1,A0和控制位控制

PCA9557通过IIC总线写入数据控制8位IO口输出，A0,A1,A2可通过接上拉电阻或接地，改变PCA9557的IIC的器件地址，避免冲突

软件分析：

流程：

初始化：

初始化IO拓展芯片PCA9557 ——》IIC
初始化音频芯片ES8311 —— 》IIS（数据），IIC（初始化配置）
通过IO拓展芯片使能音频功放芯片NS4150B

播放音频

创建播放音乐任务
将音频通过IIS通道传入音频芯片
代码

初始化IIS

1. #include "BSP_I2S.h"
3. #include "driver/i2s.h"
4. #include "sdkconfig.h"
5. #include "driver/i2s_std.h"
6. #include "esp_system.h"
7. #include "esp_check.h"
9. i2s_chan_handle_t tx_handle = NULL;
11. /* I2S port and GPIOs */
12. #define I2S_NUM         (0)
13. #define I2S_MCK_IO      (GPIO_NUM_38)
14. #define I2S_BCK_IO      (GPIO_NUM_14)
15. #define I2S_WS_IO       (GPIO_NUM_13)
16. #define I2S_DO_IO       (GPIO_NUM_45)
17. #define I2S_DI_IO       (-1)
19. // 初始化I2S外设
20. esp_err_t i2s_driver_init(void)
21. {
22.     /* 配置i2s发送通道 */
23.     i2s_chan_config_t chan_cfg = I2S_CHANNEL_DEFAULT_CONFIG(I2S_NUM, I2S_ROLE_MASTER);
24.     chan_cfg.auto_clear = true; // Auto clear the legacy data in the DMA buffer
25.     ESP_ERROR_CHECK(i2s_new_channel(&chan_cfg, &tx_handle, NULL));
26.     /* 初始化i2s为std模式 并打开i2s发送通道 */
27.     i2s_std_config_t std_cfg = {
28.         .clk_cfg = I2S_STD_CLK_DEFAULT_CONFIG(16000),
29.         .slot_cfg = I2S_STD_PHILIPS_SLOT_DEFAULT_CONFIG(I2S_DATA_BIT_WIDTH_16BIT, I2S_SLOT_MODE_STEREO),
30.         .gpio_cfg = {
31.             .mclk = I2S_MCK_IO,
32.             .bclk = I2S_BCK_IO,
33.             .ws = I2S_WS_IO,
34.             .dout = I2S_DO_IO,
35.             .din = I2S_DI_IO,
36.             .invert_flags = {
37.                 .mclk_inv = false,
38.                 .bclk_inv = false,
39.                 .ws_inv = false,
40.             },
41.         },
42.     };
43.     std_cfg.clk_cfg.mclk_multiple = 384;// If not using 24-bit data width, 256 should be enough
45.     ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_init_std_mode(tx_handle, &std_cfg));
46.     ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_enable(tx_handle));
47.     return ESP_OK;
48. }

复制代码

初始化IIC

1. #include "BSP_IIC.h"
2. // 包含ESP-IDF错误代码定义的头文件
3. #include "esp_err.h"
4. // 包含ESP-IDF日志记录功能的头文件
5. #include "esp_log.h"
6. // 包含I2C驱动程序的头文件，用于I2C通信
7. #include "driver/i2c.h"
9. // 再次包含ESP-IDF日志记录功能的头文件，可能是为了确保在其他地方也能使用
10. #include "esp_log.h"
11. // 包含FreeRTOS实时操作系统的头文件，用于任务管理和调度
12. #include "freertos/FreeRTOS.h"
13. // 包含FreeRTOS任务相关的头文件，用于创建和管理任务
14. #include "freertos/task.h"
15. // 包含数学函数的头文件，用于数学计算
16. #include "math.h"
19. #define BSP_I2C_SDA 1  //IO1
20. #define BSP_I2C_SCL 2
22. #define BSP_I2C_NUM 0 // I2C外设，选择IIC0
23. #define BSP_IIC_FREQ_HZ  100000 // 100kHz
25. #define I2C_MASTER_TX_BUF_DISABLE   0                          /*!< I2C master doesn't need buffer */
26. #define I2C_MASTER_RX_BUF_DISABLE   0   
28. esp_err_t bsp_i2c_init(void)//初始化i2c
29. {
30.     i2c_config_t conf = {
31.         // 设置I2C模式为主机模式
32.         .mode = I2C_MODE_MASTER,
33.         .sda_io_num = BSP_I2C_SDA,
34.         .scl_io_num = BSP_I2C_SCL,
35.         // 启用I2C数据线（SDA）的内部上拉电阻
36.         .sda_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
37.         // 启用I2C时钟线（SCL）的内部上拉电阻
38.         .scl_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
39.         .master.clk_speed = BSP_IIC_FREQ_HZ,
40.     };
42.     i2c_param_config(BSP_I2C_NUM, &conf);//选择IIC0初始化
43.     //通常用来检查驱动程序是否成功安装。确保在调用 i2c_driver_install 之前，已经正确配置了 conf.mode 等参数。
44.     return i2c_driver_install(BSP_I2C_NUM, conf.mode, I2C_MASTER_RX_BUF_DISABLE, I2C_MASTER_TX_BUF_DISABLE, 0);
45. }

复制代码

初始化ES8311音频芯片（IIS，IIC）

添加ES8311组件和依赖

乐鑫组件管理器官网：https://components.espressif.com/
搜索ES8311，找到命令下载并复制

esp-idf终端通过命令添加组件

1. idf.py add-dependency "espressif/es8311^1.0.0~1"

复制代码

注意：添加组件后需重新选择芯片，才能使组件成功添加，然后再检查flash配置是否还是16M
参考es8311.c编写音频驱动文件user_es8311.c

1. #include "es8311.h"
2. #include "BSP_I2S.h"
3. #include "BSP_I2C.h"
4. #include "user_es8311.h"
5. #include "esp_check.h"
6. /* Example configurations */
7. // 定义接收缓冲区的大小为2400字节
8. #define EXAMPLE_RECV_BUF_SIZE   (2400)
9. // 定义采样率为16000赫兹
10. #define EXAMPLE_SAMPLE_RATE     (16000)
11. // 定义MCLK（主时钟）的倍数为384，如果不使用24位数据宽度，256就足够了
12. #define EXAMPLE_MCLK_MULTIPLE   (384) // If not using 24-bit data width, 256 should be enough
13. // 计算MCLK的频率，MCLK频率 = 采样率 * MCLK倍数
14. #define EXAMPLE_MCLK_FREQ_HZ    (EXAMPLE_SAMPLE_RATE * EXAMPLE_MCLK_MULTIPLE)
15. // 定义语音音量为70
16. #define EXAMPLE_VOICE_VOLUME    (70)
18. static const char *TAG = "es8311";
20. // 初始化es8311芯片（前提初始化I2C接口）
21. esp_err_t es8311_codec_init(void)
22. {
23.     /* 初始化es8311芯片 */
24.     es8311_handle_t es_handle = es8311_create(BSP_I2C_NUM, ES8311_ADDRRES_0);
25.     ESP_RETURN_ON_FALSE(es_handle, ESP_FAIL, TAG, "es8311 create failed");
26.     const es8311_clock_config_t es_clk = {
27.         .mclk_inverted = false,
28.         .sclk_inverted = false,
29.         .mclk_from_mclk_pin = true,
30.         .mclk_frequency = EXAMPLE_MCLK_FREQ_HZ,
31.         .sample_frequency = EXAMPLE_SAMPLE_RATE
32.     };
34.     // 检查ES8311初始化函数的返回值，确保初始化成功
35.     ESP_ERROR_CHECK(es8311_init(es_handle, &es_clk, ES8311_RESOLUTION_16, ES8311_RESOLUTION_16));
36.     // 设置ES8311的采样频率
37.     ESP_RETURN_ON_ERROR(es8311_sample_frequency_config(es_handle, EXAMPLE_SAMPLE_RATE * EXAMPLE_MCLK_MULTIPLE, EXAMPLE_SAMPLE_RATE), TAG, "set es8311 sample frequency failed");
38.     // 设置ES8311的音量
39.     ESP_RETURN_ON_ERROR(es8311_voice_volume_set(es_handle, EXAMPLE_VOICE_VOLUME, NULL), TAG, "set es8311 volume failed");
40.     // 配置ES8311的麦克风
41.     ESP_RETURN_ON_ERROR(es8311_microphone_config(es_handle, false), TAG, "set es8311 microphone failed");
42.     return ESP_OK;
43. }

复制代码

初始化PCA9557,IO拓展芯片

1. #include "pca9557.h"
2. #include "BSP_I2C.h"
4. #define PCA9557_INPUT_PORT              0x00
5. #define PCA9557_OUTPUT_PORT             0x01
6. #define PCA9557_POLARITY_INVERSION_PORT 0x02
7. #define PCA9557_CONFIGURATION_PORT      0x03
9. #define LCD_CS_GPIO                 BIT(0)    // PCA9557_GPIO_NUM_1
10. #define PA_EN_GPIO                  BIT(1)    // PCA9557_GPIO_NUM_2
11. #define DVP_PWDN_GPIO               BIT(2)    // PCA9557_GPIO_NUM_3
13. #define PCA9557_SENSOR_ADDR             0x19        /*!< Slave address of the MPU9250 sensor */
15. #define SET_BITS(_m, _s, _v)  ((_v) ? (_m)|((_s)) : (_m)&~((_s)))
17. void pca9557_init(void);
18. void lcd_cs(uint8_t level);
19. void pa_en(uint8_t level);
20. void dvp_pwdn(uint8_t level);
22. // 读取PCA9557寄存器的值
23. esp_err_t pca9557_register_read(uint8_t reg_addr, uint8_t *data, size_t len)
24. {
25.     return i2c_master_write_read_device(BSP_I2C_NUM, PCA9557_SENSOR_ADDR,  &reg_addr, 1, data, len, 1000 / portTICK_PERIOD_MS);
26. }
28. // 给PCA9557的寄存器写值
29. esp_err_t pca9557_register_write_byte(uint8_t reg_addr, uint8_t data)
30. {
31.     uint8_t write_buf[2] = {reg_addr, data};
33.     return i2c_master_write_to_device(BSP_I2C_NUM, PCA9557_SENSOR_ADDR, write_buf, sizeof(write_buf), 1000 / portTICK_PERIOD_MS);
34. }
36. // 初始化PCA9557 IO扩展芯片
37. void pca9557_init(void)
38. {
39.     pca9557_register_write_byte(PCA9557_OUTPUT_PORT, 0x05);  
40.     pca9557_register_write_byte(PCA9557_CONFIGURATION_PORT, 0xf8);
41. }
43. // 设置PCA9557芯片的某个IO引脚输出高低电平
44. esp_err_t pca9557_set_output_state(uint8_t gpio_bit, uint8_t level)
45. {
46.     uint8_t data;
47.     esp_err_t res = ESP_FAIL;
49.     pca9557_register_read(PCA9557_OUTPUT_PORT, &data, 1);
50.     res = pca9557_register_write_byte(PCA9557_OUTPUT_PORT, SET_BITS(data, gpio_bit, level));
52.     return res;
53. }
54. // 控制 PCA9557_PA_EN 引脚输出高低电平 参数0输出低电平 参数1输出高电平
55. void pa_en(uint8_t level)
56. {
57.     pca9557_set_output_state(PA_EN_GPIO, level);
58. }

复制代码

多个文件同时使用一个句柄，不能声明在被多方引用的头文件
否则报错：

解决办法，只在一个.c文件中声明句柄（不能在.h中声明），在其他文件通过extern引用
主程序：

1. #include <stdio.h>
2. #include "freertos/FreeRTOS.h"
3. #include "driver/gpio.h"
4. #include "freertos/task.h"
5. #include "esp_wifi.h"
6. #include "esp_log.h"
8. #include "BSP_I2S.h"
9. #include "BSP_I2C.h"
10. #include "user_es8311.h"
11. #include "pca9557.h"
12. static const char *TAG = "main";
13. extern i2s_chan_handle_t tx_handle;
14. void Init(void)
15. {
16.     printf("i2s Init\n-----------------------------\n");
17.     /* 初始化I2S总线设备 */
18.     if (i2s_driver_init() != ESP_OK) {
19.         ESP_LOGE(TAG, "i2s driver init failed");
20.         abort();//用于立即终止当前程序的执行，
21.     } else {
22.         ESP_LOGI(TAG, "i2s driver init success");
23.     }
24.   
25.     /* 初始化I2C总线设备 */
26.     if (bsp_i2c_init() != ESP_OK) {
27.         ESP_LOGE(TAG, "i2c driver init failed");
28.         abort();
29.     } else {   
30.         ESP_LOGI(TAG, "i2c driver init success");
31.     }
32.     /* 初始化es8311音频芯片*/
33.     if (es8311_codec_init() != ESP_OK) {
34.         ESP_LOGE(TAG, "es8311 driver init failed");
35.         abort();
36.     } else {   
37.         ESP_LOGI(TAG, "es8311 driver init success");
38.     }
39.     pca9557_init(); //初始化IO扩展芯片
40.     pa_en(1); // 打开音频
41. }
42. static const char err_reason[][30] = {"input param is invalid",
43.                                       "operation timeout"
44.                                      };
45. /* Import music file as buffer */
46. extern const uint8_t music_pcm_start[] asm("_binary_canon_pcm_start");
47. extern const uint8_t music_pcm_end[]   asm("_binary_canon_pcm_end");
50. // 定义一个静态函数i2s_music，用于播放音乐，参数args为传入的参数
51. static void i2s_music(void *args)
52. {
53.     esp_err_t ret = ESP_OK;  // 定义一个esp_err_t类型的变量ret，用于存储函数返回的错误码，初始值为ESP_OK
54.     size_t bytes_write = 0;  // 定义一个size_t类型的变量bytes_write，用于存储每次写入的字节数
55.     uint8_t *data_ptr = (uint8_t *)music_pcm_start;  // 定义一个uint8_t指针data_ptr，指向音乐数据的起始地址
57.     /* (Optional) Disable TX channel and preload the data before enabling the TX channel,
58.      * so that the valid data can be transmitted immediately */
59.     // 可选操作：禁用TX通道并在启用TX通道之前预加载数据，以便立即传输有效数据
60.     //预加载数据(禁用TX通道，写入数据，启用TX通道)，以便立即传输有效数据
61.     ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_disable(tx_handle));    // 禁用TX通道
62.     ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_preload_data(tx_handle, data_ptr, music_pcm_end - data_ptr, &bytes_write));//IIS预加载数据
63.     //用于向 I2S 通道的 DMA 缓冲区预加载音频数据，通常用于实现连续音频流的播放
64.         // esp_err_t i2s_channel_preload_data(
65.         //     i2s_chan_handle_t handle,  // I2S 通道句柄
66.         //     const void *data,          // 音频数据指针
67.         //     size_t size,               // 数据长度（字节）
68.         //     size_t *bytes_preloaded    // 实际预加载的字节数（输出参数）
69.         // );
70.         /* Import music file as buffer */
71.         // extern const uint8_t music_pcm_start[] asm("_binary_canon_pcm_start");
72.         // extern const uint8_t music_pcm_end[]   asm("_binary_canon_pcm_end");
73.     data_ptr += bytes_write;  // Move forward the data pointer
74.     /* Enable the TX channel */
75.     ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_enable(tx_handle));// 使能  TX通道
78.     while (1) {
79.         /* Write music to earphone */
80.         ret = i2s_channel_write(tx_handle, data_ptr, music_pcm_end - data_ptr, &bytes_write, portMAX_DELAY);
81.         if (ret != ESP_OK) {
82.             /* Since we set timeout to 'portMAX_DELAY' in 'i2s_channel_write'
83.                so you won't reach here unless you set other timeout value,
84.                if timeout detected, it means write operation failed. */
85.             ESP_LOGE(TAG, "[music] i2s write failed, %s", err_reason[ret == ESP_ERR_TIMEOUT]);
86.             abort();
87.         }
88.         if (bytes_write > 0) {
89.             ESP_LOGI(TAG, "[music] i2s music played, %d bytes are written.", bytes_write);
90.         } else {
91.             ESP_LOGE(TAG, "[music] i2s music play failed.");
92.             abort();
93.         }
94.         data_ptr = (uint8_t *)music_pcm_start;
95.         vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
96.     }
97.     vTaskDelete(NULL);
98. }
99. void app_main(void)
100. {
101.     Init();
102.     /* 创建播放音乐任务 */
103.     xTaskCreate(i2s_music, "i2s_music", 4096, NULL, 5, NULL);     
104. }

复制代码

音频文件添加进编译链的原理细节

将音频文件添加进编译

文件目录CMakeLists文件

代码实现：

1. extern const uint8_t music_pcm_start[] asm("_binary_music3_pcm_start");//访问音频起始地址
2. extern const uint8_t music_pcm_end[]   asm("_binary_music3_pcm_end");//访问音频结束地址

复制代码

这是用于在嵌入式系统（如基于ESP32的乐鑫开发板）中嵌入二进制音频数据（PCM格式）的常见方法。这段代码通过链接器将二进制文件直接嵌入到固件中，并通过符号（Symbol）访问数据。以下是详细解释

• 作用
  
  
  
  • 声明两个外部常量数组 music_pcm_start 和 music_pcm_end，分别指向二进制音频文件（music3.pcm）在内存中的起始地址和结束地址。
    
  • 通过这两个指针可以访问完整的音频数据，例如：
    1. size_t music_pcm_length = music_pcm_end - music_pcm_start; // 计算音频数据长度

    复制代码
  
  
• 关键语法
  
  
  
  • extern const uint8_t: 声明外部常量数组，表示数据存储在只读区域（如Flash）。
    
  • asm("符号名"): 强制指定数组对应的汇编符号名，确保链接器能正确关联二进制文件。
    
  
  

实现原理

• 二进制文件嵌入
  
  
  
  • 在编译时，工具链（如ESP-IDF）会将二进制文件（music3.pcm）转换为目标文件（.o），并自动生成符号 _binary_music3_pcm_start 和 _binary_music3_pcm_end。
    
  • 文件名 music3.pcm 会被转换为符号前缀 _binary_music3_pcm_，附加 start 和 end 表示首尾地址。
    
  
  
• 链接器处理
  
  
  
  • 链接器将二进制数据分配到Flash的只读段（如 .rodata），开发者无需手动管理地址。
    
  
  

播放MP3格式音频

参考乐鑫官方例程esp-box（乐鑫ESP-BOX是乐鑫信息科技推出的AIoT（人工智能物联网）开发平台系列）

1. https://github.com/espressif/esp-box

复制代码

拉取代码

1. git clone https://github.com/espressif/esp-box.git

复制代码

需要参考examples下的mp3demo
移植文件系统：SPIFFS（在esp-bsp中）
路径：
D:\Esp_ALL_Project\ESP官方组件例程\esp-bsp-master\esp-bsp-master\bsp\esp-box-3\esp-box-3.c
添加分区表partitions.csv

1. # Note: if you have increased the bootloader size, make sure to update the offsets to avoid overlap
2. # Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
3. nvs,      data, nvs,     0x9000,  24k
4. phy_init, data, phy,     0xf000,  4k
5. factory,  app,  factory, ,        3M
6. storage,  data, spiffs,  ,        3M,

复制代码

IIS和IIC驱动文件无需修改，但音频芯片驱动不使用组件es8311,更改为
espressif/esp_codec_dev组件，里面包含es8311驱动
路径：\managed_components\espressif__esp_codec_dev\device\es8311\es8311.c

1.   chmorgan/esp-audio-player: "~1.0.7" # 音频播放
2.   chmorgan/esp-file-iterator: "1.0.0" # 获取文件
3.   espressif/esp_codec_dev: "~1.3.0" # 音频驱动

复制代码

组件chmorgan/esp-file-iterator 提供文件系统的操作函数（文件操作）
组件espressif/esp_codec_dev 音频驱动有驱动层的函数供调用（硬件对接）
组件chmorgan/esp-audio-player 封装了音频播放器函数（播放器软件函数）

1. [程序启动]
2.      ↓
3. [初始化 I2C 总线设备]
4.      ↓
5. [初始化 IO 扩展芯片]
6.      ↓
7. [挂载 SPIFFS 文件系统]
8.      ↓
9. [初始化音频芯片]
10.      ↓
11. [程序进入主循环或任务调度]

复制代码

原例程程序通过lvgl的按键控件实现用户操作，在此简化为按键的长短按和双击触发
新建10ms定时器，用作实现
按键状态机（长短按+双击）

按键gpio和定时器初始化

1. void key_gpio_time_init(void)
2. {
3.      // 配置GPIO结构体
4.     gpio_config_t io_conf = {
5.         .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,    // 禁用中断
6.         .mode = GPIO_MODE_INPUT,           // 输入模式
7.         .pin_bit_mask = 1ULL << GPIO_NUM_0,// GPIO0
8.         .pull_down_en = 0,                 // 禁用下拉
9.         .pull_up_en = 1                    // 启用上拉（默认高电平）
10.     };
11.     // 应用GPIO配置(上拉)
12.     gpio_config(&io_conf);
14.     // 创建定时器
15.     x10msTimer = xTimerCreate(
16.         "10msTimer",        // 定时器名称
17.         x10msPeriod,        // 定时周期（已转换为ticks）
18.         pdTRUE,             // 自动重载（周期模式）
19.         (void *)0,          // 定时器ID（可用于传递参数）
20.         vTimerCallback      // 回调函数
21.     );
23.     // 检查定时器是否创建成功
24.     if (x10msTimer == NULL) {
25.         printf("Timer creation failed!\n");
26.         return;
27.     }
29.     // 启动定时器（必须在调度器启动后调用）
30.     if (xTimerStart(x10msTimer, 0) != pdPASS) {
31.         printf("Timer start failed!\n");
32.         return;
33.     }
34. }

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按键处理

1. int keytime,s;
2. void vTimerCallback(TimerHandle_t xTimer) {
3.     // 在此处执行周期性操作（注意不要阻塞！）
4.     keytime++;
5.     key_T_process();//案按键状态机
6.     key_w_process();//按键事件处理
7. }//10ms

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初始化SPIFFS文件系统

头文件：

1. struct key
2. {
3.         uint8_t key_val;//当前电平
4.         uint8_t key_state;//按脚循环状态
5.         uint8_t key_long_flag;//长按标志位
6.     uint8_t key_double_flag;//双击前置标志位
7.         uint8_t key_one_flag;//单击标志位
8.     uint8_t long_time;//长按计时
9.         uint8_t double_time;//双击计时
10.         uint8_t key_double;//双击触发
11. };
13. struct key keys;
14. void key_T_process(void)//放在10ms定时器回调函数中
15. {
16.     keys.key_val=gpio_get_level(GPIO_NUM_0);
17.                 switch(keys.key_state)
18.                 {
19.                         case 0://状态0：初始检测
20.                                 if(keys.key_val==0)keys.key_state=1;
21.                         break;
22.                        
23.                         case 1://状态1：消抖确认
24.                                 if(keys.key_val==0)keys.key_state=2;
25.                                 else keys.key_state=0;
26.                         break;
27.                        
28.                         case 2://状态2：长按检测
29.                                 if(keys.key_val==1)
30.                                 {
31.                                         if(keys.long_time>100)
32.                                         {
33.                                                 keys.key_long_flag=1;//长按
34.                                                 keys.key_state=0;
35.                                         }
36.                                         else keys.key_state=3;//检测跳转短按或双击检测
37.                                         keys.long_time=0;                       
38.                                 }
39.                                 else keys.long_time++;
40.                         break;
41.                
42.                         case 3://状态3：双击(短按)检测
43.                                 if(keys.key_val==0)
44.                                 {
45.                                         if(keys.double_time<=35)
46.                                                 keys.key_double_flag=1;//
47.                                 }
48.                                 else
49.                                 {
50.                                         keys.double_time++;
51.                                         if(keys.double_time>35)
52.                                         {
53.                                                 keys.key_one_flag=1;//短按
54.                                                 keys.double_time=0;
55.                                                 keys.key_state=0;
56.                                         }
57.                                 }
58.                                 if(keys.key_double_flag==1&&keys.key_val==1)
59.                                 {
60.                                                 keys.key_double=1;//双击
61.                                                 keys.double_time=0;
62.                                                 keys.key_state=0;
63.                                                 keys.key_double_flag=0;
64.                                 }
65.                             break;
66.         }       
67. }

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挂载点（宏定义）

1. uint8_t keynum;
2. // 定义一个函数用于处理按键W的事件
3. void key_w_process(void)
4. {
5.     // 检查按键1的标志位是否为1，表示按键1被按下
6.         if(keys.key_one_flag==1)
7.         {
8.                 keynum++;
9.                 keys.key_one_flag=0;
10.         }
11.         if(keys.key_long_flag==1)
12.         {
13.                 keynum--;
14.                 keys.key_long_flag=0;
15.         }         
16.         if(keys.key_double==1)
17.         {
18.                 keynum+=10;
19.                 keys.key_double=0;
20.         }
21. }

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SPIFFS文件系统初始化

1. #include "esp_spiffs.h"// 包含ESP-IDF的SPIFFS文件系统库
2. #include "esp_vfs_fat.h"// 包含ESP-IDF的FAT文件系统库
3. #include "sdmmc_cmd.h"// 包含SDMMC命令库
4. #include "driver/sdmmc_host.h"// 包含SDMMC主机驱动库
5. #include "esp_log.h"// 包含ESP-IDF的日志库

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分区表体现

挂载 SPIFFS 文件系统的作用：

1. 挂载 SPIFFS 文件系统的作用
SPIFFS（SPI Flash File System）是为嵌入式设备设计的轻量级文件系统，主要用于管理 SPI Flash 存储器中的文件。挂载 SPIFFS 的作用包括：

• 持久化存储：允许在 Flash 中存储配置文件、网页资源、日志等数据，即使设备断电后数据仍能保留。
  
• 文件操作接口：提供类似 POSIX 的文件读写接口（fopen、fwrite、fread 等），简化数据管理。
  
• 资源管理：适合存储静态资源（如 HTML/CSS/JS 文件），常用于 Web 服务器或 IoT 设备。
  
• 分区隔离：通过分区表将 Flash 划分为不同区域，实现代码、文件系统的物理隔离。
  

2. 关键参数解析
在 ESP-IDF 中挂载 SPIFFS 时，需配置 esp_vfs_spiffs_conf_t 结构体参数：
(1) .base_path = "/spiffs"

• 作用：定义文件系统的逻辑挂载点（虚拟目录路径）。
  
• 示例：若设置 base_path 为 /spiffs，则所有文件操作需基于此路径（如 /spiffs/config.json）。
  
• 意义：
  
  
  
  • 提供统一的访问入口，类似 Linux 的挂载点（如 /mnt）。
    
  • 允许多个文件系统挂载到不同路径（如同时挂载 SPIFFS 和 SD 卡）。
    
  
  

(2) .partition_label = "storage"

• 作用：指定 SPIFFS 对应的物理分区标签（需与分区表中的标签一致）。
  
• 意义：
  
  
  
  • 分区表（partitions.csv）中需存在名为 storage 的 data 类型分区，例如：
    1. #define SPIFFS_BASE             "/spiffs"     //文件系统的基路径

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  • ESP32 根据此标签找到对应的 Flash 物理地址和大小，确保文件系统操作在正确区域进行。
    
  
  

(3) #define SPIFFS_BASE "/spiffs"

• 作用：通过宏定义简化路径引用，避免硬编码。
  
• 示例：
  1. // 定义一个函数用于挂载SPIFFS文件系统
  2. esp_err_t bsp_spiffs_mount(void)
  3. {
  4.     // 定义并初始化SPIFFS配置结构体
  5.     esp_vfs_spiffs_conf_t conf = {
  6.         .base_path ="/spiffs", // 设置SPIFFS的挂载路径#define SPIFFS_BASE             "/spiffs"
  7.         .partition_label = "storage", // 设置SPIFFS的分区标签(分区表中的标签)
  8.         .max_files = 5, // 设置最大同时打开的文件数
  9.         .format_if_mount_failed = false, // 设置在挂载失败时是否格式化SPIFFS
  10.     };
  12.     // 注册SPIFFS文件系统
  13.     esp_err_t ret_val = esp_vfs_spiffs_register(&conf);
  15.     // 检查注册SPIFFS文件系统的返回值，如果出错则打印错误信息并终止程序
  16.     ESP_ERROR_CHECK(ret_val);
  18.     // 定义变量用于存储SPIFFS的总大小和已使用大小   
  19.     size_t total = 0, used = 0;
  20.     // 获取SPIFFS分区的信息
  21.     ret_val = esp_spiffs_info(conf.partition_label, &total, &used);
  22.     // 如果获取信息失败，则打印错误信息
  23.     if (ret_val != ESP_OK) {
  24.         ESP_LOGE(TAG, "Failed to get SPIFFS partition information (%s)", esp_err_to_name(ret_val));
  25.     } else {
  26.         // 如果获取信息成功，则打印SPIFFS分区的总大小和已使用大小
  27.         ESP_LOGI(TAG, "Partition size: total: %d, used: %d", total, used);
  28.     }
  30.     // 返回操作结果
  31.     return ret_val;
  32. }

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3. 参数间的关系

• 物理层：partition_label 关联 Flash 中的实际存储分区（物理地址和大小）。
  
• 逻辑层：base_path 定义文件系统的访问路径（虚拟目录）。
  
• 协作流程：
  
  
  • 根据 partition_label 找到对应的 Flash 物理分区。
    
  • 将该分区挂载到 base_path 指定的路径，建立物理存储与逻辑路径的映射。
    
  
  

4. 典型问题与注意事项

• 挂载失败：
  
  
  
  • 检查分区表中是否存在 partition_label 指定的分区。
    
  • 确认分区类型为 spiffs，且大小足够。
    
  
  
• 路径冲突：避免多个文件系统挂载到同一 base_path。
  
• 格式化：首次使用或分区损坏时需调用 spiffs_format()。
  

初始化I2C总线设备

与前文一致
初始化IO扩展芯片

与前文一致
初始化音频芯片(总)

1. # Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags
2. storage, data, spiffs, 0x200000, 1M,

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初始化音频芯片(ES8311)

bsp_audio_codec_speaker_init()

1. FILE *fp = fopen(SPIFFS_BASE "/data.txt", "r");

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设置采样率

bsp_codec_set_fs():

1. // 音频芯片初始化
2. // 定义一个函数 bsp_codec_init 用于初始化音频编解码器
3. esp_err_t bsp_codec_init(void)
4. {
5.     // 调用 bsp_audio_codec_speaker_init 函数初始化扬声器，并将返回的设备句柄赋值给 play_dev_handle
6.     play_dev_handle = bsp_audio_codec_speaker_init();
7.     // 使用 assert 断言确保 play_dev_handle 已成功初始化，否则输出错误信息 "play_dev_handle not initialized"
8.     assert((play_dev_handle) && "play_dev_handle not initialized");
9.    
10.     // 调用 bsp_codec_set_fs 函数设置音频编解码器的采样率、位宽和声道数
11.     bsp_codec_set_fs(CODEC_DEFAULT_SAMPLE_RATE, CODEC_DEFAULT_BIT_WIDTH, CODEC_DEFAULT_CHANNEL);
12.     return ESP_OK;
13. }

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初始化MP3播放器

mp3_player_init()：

1. // 初始化音频输出芯片
2. // 定义函数 bsp_audio_codec_speaker_init，用于初始化音频编码器并配置扬声器
3. esp_codec_dev_handle_t bsp_audio_codec_speaker_init(void)
4. {
5.     // 检查 i2s_data_if 是否为 NULL，如果是，则初始化音频接口和功放
6.     if (i2s_data_if == NULL) {
7.         /* Configure I2S peripheral and Power Amplifier */
8.         ESP_ERROR_CHECK(bsp_audio_init());
9.     }
10.     // 断言 i2s_data_if 不为 NULL，确保音频接口已初始化
11.     assert(i2s_data_if);
13.     // 创建一个新的 GPIO 接口用于音频编解码器
14.     const audio_codec_gpio_if_t *gpio_if = audio_codec_new_gpio();
16.     // 配置 I2C 接口
17.     audio_codec_i2c_cfg_t i2c_cfg = {
18.         .port = BSP_I2C_NUM, // I2C 端口号
19.         .addr = ES8311_CODEC_DEFAULT_ADDR, // ES8311 编解码器的默认 I2C 地址
20.     };
21.     // 创建一个新的 I2C 控制接口
22.     const audio_codec_ctrl_if_t *i2c_ctrl_if = audio_codec_new_i2c_ctrl(&i2c_cfg);
23.     // 断言 i2c_ctrl_if 不为 NULL，确保 I2C 控制接口已创建
24.     assert(i2c_ctrl_if);
26.     // 配置硬件增益
27.     esp_codec_dev_hw_gain_t gain = {
28.         .pa_voltage = 5.0, // 功放电压为 5.0V
29.         .codec_dac_voltage = 3.3, // 编解码器 DAC 电压为 3.3V
30.     };
32.     // 配置 ES8311 编解码器
33.     es8311_codec_cfg_t es8311_cfg = {
34.         .ctrl_if = i2c_ctrl_if, // 控制接口
35.         .gpio_if = gpio_if, // GPIO 接口
36.         .codec_mode = ESP_CODEC_DEV_WORK_MODE_DAC, // 工作模式为 DAC
37.         .pa_pin = GPIO_PWR_CTRL, // 功放控制引脚
38.         .pa_reverted = false, // 功放控制引脚未反转
39.         .master_mode = false, // 从模式
40.         .use_mclk = true, // 使用主时钟
41.         .digital_mic = false, // 不使用数字麦克风
42.         .invert_mclk = false, // 主时钟不反转
43.         .invert_sclk = false, // 串行时钟不反转
44.         .hw_gain = gain, // 硬件增益配置
45.     };
46.     // 创建一个新的 ES8311 编解码器设备
47.     const audio_codec_if_t *es8311_dev = es8311_codec_new(&es8311_cfg);
48.     // 断言 es8311_dev 不为 NULL，确保编解码器设备已创建
49.     assert(es8311_dev);
51.     // 配置编解码器设备
52.     esp_codec_dev_cfg_t codec_dev_cfg = {
53.         .dev_type = ESP_CODEC_DEV_TYPE_OUT, // 设备类型为输出
54.         .codec_if = es8311_dev, // 编解码器接口
55.         .data_if = i2s_data_if, // 数据接口
56.     };
57.     // 创建并返回一个新的编解码器设备句柄
58.     return esp_codec_dev_new(&codec_dev_cfg);
59. }

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