第四十一章音樂播放器實驗
1）實驗平台：正點原子DNESP32S3開發板
2）章節摘自【正點原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6
3）購買鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659
4）全套實驗源碼+手冊+視頻下載地址：http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html
5）正點原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
6）正點原子DNESP32S3開發板技術交流羣：132780729
正點原子DNESP32S3開發板擁有串行音頻接口（SAI），支持SAI、LSB/MSB對齊、PCM/DSP、TDM和AC’97等協議，且外擴了一顆HIFI級CODEC芯片：ES8388，支持最高192K 24BIT的音頻播放，並且支持錄音（下一章介紹）本章，我們將利用DNESP32S3開發板實現一個簡單的音樂播放器（僅支持WAV播放）。
本章分為如下幾個小節：
41.1 WAV&ES8388&SAI簡介
41.2 硬件設計
41.3 程序設計
41.4 下載驗證
41.1 WAV&ES8388&SAI簡介
本章知識點比較多，包括：WAV、ES8388和SAI等三個知識點。下面我們將分別向大家介紹。
41.1.1 WAV簡介
WAV即WAVE文件，WAV是計算機領域最常用的數字化聲音文件格式之一，它是微軟專門為Windows系統定義的波形文件格式（Waveform Audio），由於其擴展名為"*.wav"。它符合RIFF(ResourceInterchange File Format)文件規範，用於保存Windows平台的音頻信息資源，被Windows平台及其應用程序所廣泛支持，該格式也支持MSADPCM，CCITT A LAW 等多種壓縮運算法，支持多種音頻數字，取樣頻率和聲道，標準格式化的WAV文件和CD格式一樣，也是44.1K的取樣頻率，16 位量化數字，因此在聲音文件質量和CD相差無幾！
WAV一般採用線性PCM（脈衝編碼調製）編碼，本章，我們也主要討論PCM的播放，因為這個最簡單。
WAV 文件是由若干個Chunk組成的。按照在文件中的出現位置包括：RIFF WAVE Chunk、Format Chunk、 Fact Chunk(可選)和Data Chunk。每個Chunk由塊標識符、數據大小和數據三部分組成，如圖 41.1.1 所示：
圖41.1.1 Chunk組成結構
對於一個基本的WAVE文件而言，以下三種Chunk是必不可少的：文件中第一個Chunk是RIFF Chunk，然後是FMT Chunk，最後是Data Chunk。對於其他的Chunk，順序沒有嚴格的限制。使用WAVE文件的應用程序必須具有讀取以上三種chunk信息的能力，如果程序想要複製WAVE文件，必須拷貝文件中所有的chunk。本章，我們主要討論PCM，因為這個最簡單，它只包含3個Chunk，我們看一下它的文件構成，如圖41.1.2。
圖41.1.2 PCM格式的wav文件構成
可以看到，不同的Chunk有不同的長度，編碼文件時，按照Chunk的字節和位序排列好之後寫入文件頭，加上wav的後綴，就可以生成一個能被正確解析的wav文件了，對於PCM結構，我們只需要把獲取到的音頻數據填充到Data Chunk中即可。我們將利用ES8388實現16位，8Khz採樣率的單聲道WAV錄音(PCM格式)。
首先，我們來看看RIFF塊（RIFF WAVE Chunk），該塊以“RIFF”作為標示，緊跟wav文件大小（該大小是wav文件的總大小-8），然後數據段為“WAVE”，表示是wav文件。RIFF塊的Chunk結構如下：
typedef__PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /*chunk id;這裏固定為"RIFF",即0X46464952*/
uint32_t ChunkSize; /* 集合大小;文件總大小-8 */
uint32_t Format; /* 格式;WAVE,即0X45564157 */
}ChunkRIFF; /*RIFF塊 */接着，我們看看Format塊（Format Chunk），該塊以“fmt”作為標示（注意有個空格！），一般情況下，該段的大小為16個字節，但是有些軟件生成的wav格式，該部分可能有18個字節，含有2個字節的附加信息。Format塊的Chunk結構如下：
typedef__PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /*chunk id;這裏固定為"fmt ",即0X20746D66*/
uint32_t ChunkSize ; /* 子集合大小(不包括ID和Size);這裏為:20. */
uint16_t AudioFormat; /* 音頻格式;0X01,表示線性PCM;0X11表示IMA ADPCM */
uint16_t NumOfChannels; /* 通道數量;1,表示單聲道;2,表示雙聲道; */
uint32_t SampleRate; /* 採樣率;0X1F40,表示8Khz */
uint32_t ByteRate; /* /字節速率; */
uint16_t BlockAlign; /* 塊對齊(字節); */
uint16_t BitsPerSample; /* 單個採樣數據大小;4位ADPCM,設置為4 */
}ChunkFMT; /* fmt塊 */接下來，我們再看看Fact塊（Fact Chunk），該塊為可選塊，以“fact”作為標示，不是每個WAV文件都有，在非PCM格式的文件中，一般會在Format結構後面加入一個Fact塊，該塊Chunk結構如下：
typedef__PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /*chunk id;這裏固定為"fact",即0X74636166;*/
uint32_t ChunkSize ; /* 子集合大小(不包括ID和Size);這裏為:4. */
uint32_t NumOfSamples; /* 採樣的數量; */
}ChunkFACT; /*fact塊 */DataFactSize是這個Chunk中最重要的數據，如果這是某種壓縮格式的聲音文件，那麼從這裏就可以知道他解壓縮後的大小。對於解壓時的計算會有很大的好處！不過本章我們使用的是PCM格式，所以不存在這個塊。
最後，我們來看看數據塊（Data Chunk），該塊是真正保存wav數據的地方，以“data”作為該Chunk的標示，然後是數據的大小。數據塊的Chunk結構如下：
typedef__PACKED_STRUCT
{
uint32_t ChunkID; /*chunk id;這裏固定為"data",即0X5453494C*/
uint32_t ChunkSize; /* 子集合大小(不包括ID和Size) */
}ChunkDATA; /* data塊 */ChunkSize後緊接着就是wav數據。根據Format Chunk中的聲道數以及採樣bit數，wav數據的bit位置可以分成如表41.1.1.1所示的幾種形式：
表41.1.1.1 WAVE文件數據採樣格式
本章，我們播放的音頻支持：16位和24位，立體聲，所以每個取樣為4/6個字節，低字節在前，高字節在後。在得到這些wav數據以後，通過SAI丟給ES8388，就可以欣賞音樂了。
41.1.2 ES8388簡介
ES8388是上海順芯推出的一款高性能、低功耗、高性價比的音頻編解碼器，有2個ADC通道和2個DAC通道，麥克風放大器，耳機放大器，數字音效以及模擬混合和增益功能組成。
ES8388的主要特性有：
●SAI接口，支持最高192K，24bit音頻播放
●DAC信噪比96dB；ADC信噪比95dB
●支持主機和從機模式
●支持立體聲差分輸入/麥克風輸入
●支持左右聲道音量獨立調節
●支持40mW耳機輸出，無爆音
ES8388的控制通過I2S接口（即數字音頻接口）同MCU進行音頻數據傳輸（支持音頻接收和發送），通過兩線（CE=0/1，即IIC接口）或三線（CE腳產生一個下降沿，即SPI接口）接口進行配置。ES8388的SAI接口，由4個引腳組成：
ASDOUT:ADC數據輸出
DSDIN：DAC數據輸入
LRC：數據左/右對齊時鐘
SCLK：位時鐘，用於同步
ES8388可作為SAI主機，輸出LRC和SLCK時鐘，不過我們一般使用ES8388作為從機，接收LRC和SLCK。另外，ES8388的SAI接口支持4種不同的音頻數據模式：左（MSB）對齊標準、右（LSB）對齊標準、飛利浦（SAI）標準、DSP/PCM。本章，我們用飛利浦標準來傳輸SAI數據。
飛利浦（SAI）標準模式，數據在跟隨LRC傳輸的BCLK的第二個上升沿時傳輸MSB，其他位一直到LSB按順序傳輸。傳輸依賴於字長、BCLK頻率和採樣率，在每個採樣的LSB和下一個採樣的MSB之間都應該有未用的BCLK週期。飛利浦標準模式的SAI數據傳輸協議如圖41.1.2.1所示：
圖41.1.2.1 飛利浦標準模式SAI數據傳輸圖
圖中，fs即音頻信號的採樣率，比如44.1Khz，因此可以知道，LRC的頻率就是音頻信號的採樣率。另外，ES8388還需要一個MCLK，本章我們採用DNESP32S3為其提供MCLK時鐘，MCLK的頻率必須等於256fs，也就是音頻採樣率的256倍。
ES8388的框圖如圖41.1.2.2所示：
圖41.1.2.2 ES8388框圖
從上圖可以看出，ES8388內部有很多的模擬開關，用來選擇通道，同時還有一些運放調節器，用來設置增益和音量。
本章，我們通過IIC接口（CE=0）連接ES8388，ES8388的IIC地址為：0X10。關於ES8388的IIC詳細介紹，請看其數據手冊第10頁5.2節。
這裏我們簡單介紹一下要正常使用ES8388來播放音樂，應該執行哪些配置。
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)用於控制ES8388的軟復位，寫0X80到該寄存器地址，即可實現軟復位ES8388，復位後，再寫0X00，ES8388恢復正常。VMIDSEL[1:0]位用於控制VMID（校正噪聲用），我們一般設置為10，即用500KΩ校正。
2，寄存器R1（01h），是芯片控制寄存器2，主要要設置PdnAna(bit3)，該位設置為1，模擬部分掉電，相當於復位模擬部分；設置為0，模擬部分才會工作，才可以聽到聲音。
3，寄存器R2（02h），是芯片電源管理控制寄存器，所有位都要用到：adc_DigPDN(bit7)和dac_DigPDN(bit6)分別用於控制ADC和DAC的DSM、DEM、濾波器和數字接口的復位，1復位，0正常；adc_stm_rst(bit5)和dac_stm_rst(bit4)分別用於控制ADC和DAC的狀態機掉電，1掉電，0正常；ADCDLL_PDN(bit3)和DACDLL_PDN(bit2)分別用於控制ADC和DAC的DLL掉電，停止時鐘，1掉電，0正常；adcVref_PDN(bit1)和dacVref_PDN(bit0)分別控制ADC和DAC的模擬參考電壓掉電，1掉電，0正常；因此想要ADC和DAC都正常工作，R2寄存器必須全部設置為0，否則ADC或者DAC就會不能正常工作。
4，寄存器R3（03h），是ADC電源管理控制寄存器，需要用到的位有：PdnAINL(bit7)和PdnAINR(bit6)用於控制左右輸入模擬通道的電源，1掉電，0正常；PdnADCL(bit5)和PdnADCR(bit4)用於控制左右通道ADC的電源，1掉電，0正常；pdnMICB(bit3)用於控制麥克風的偏置電源，1掉電，0正常；PdnADCBiasgen(bit2)用於控制偏置電源的產生，1掉電，0正常；這裏6個位，我們全部設置為0，ADC部分就可以正常工作了。
5，寄存器R4（04h），是DAC電源管理控制寄存器，需要用到的位有：PdnDACL(bit7)和PdnDACR(bit6)分別用於左右聲道DAC的電源控制，1掉電；0正常；LOUT1(bit5)和ROUT1(bit4)分別用於控制通道1的左右聲道輸出是能，1使能，0禁止；LOUT2(bit3)和ROUT2(bit2)分別用於控制通道2的左右聲道輸出是能，1使能，0禁止；我們一般設置PdnDACL和PdnDACR為0，使能左右聲道DAC，另外，兩個輸出通道則根據自己的需要設置。
6，寄存器R8（08h），是主模式控制寄存器，需要用到的位有：MSC(bit7)用於控制接口模式，0從模式，1主模式；MCKDIV2(bit6)用於控制MCLK的2分頻，0不分頻，1二分頻；BCLK_INV(bit5)用於控制BCLK的反相，0不反相；1，反相；一般設置這3個位都為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)，這兩個分別用於控制MIC的左右通道增益，從0開始，3dB一個檔，最大增益為24dB，我們一般設置MicAmpR/L[3:0]=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)分別選擇左右輸入通道，0選擇通道1，1選擇通道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)用於選擇數據格式，一般設置為01，左右邊數據等於左右聲道ADC數據；ADCLRP（bit5）在I2S模式下用於設置數據對其方式，一般設置為0，正常極性；ADCWL(bit4:2)用於選擇數據長度，我們設置011，選擇16位數據長度；ADCFORMAT(bit1:0)用於設置ADC數據格式，一般設置為00，選擇I2S數據格式。
10，寄存器R13（0Dh），是ADC控制寄存器5，全部位都要用到：ADCFsMode(bit7)用於設置Fs模式，0單速模式，1雙倍速模式，一般設置為0；ADCFsRatio(bit4:0)用於設置ADC的MCLK和FS的比率，我們設置00010，即256倍關係。
11，寄存器R16（10h）和R17（11h），這兩個寄存器分別用於控制ADC左右聲道的音量衰減，LADCVOL(bit7:0)和RADCVOL(bit7:0)分別控制左聲道和右聲道ADC的衰減，0.5dB每步，我們一般設置為0，即不衰減。
12，寄存器R18（12h），是ADC控制寄存器10，全部位都要用到：ALCSEL(bit7:6)用於控制ALC，00表示ALC關閉，01表示ALC僅控制左聲道，10表示ALC僅控制右聲道11表示ALC立體聲控制；我們一般設置為11。
13，寄存器R23（17h），是DAC控制寄存器1，需要用到的位有：DACLRSWAP(bit7)用於控制左右聲道數據交換，0正常，1互換，一般設置為0；DACLRP(bit6) 在I2S模式下用於設置數據對其方式，一般設置為0，正常極性；DACWL(bit5:3)用於選擇數據長度，我們設置011，選擇16位數據長度；ADCFORMAT(bit1:0)用於設置DAC數據格式，一般設置為00，選擇I2S數據格式。
14，寄存器R24（18h），是DAC控制寄存器2，全部位都要用到：DACFsMode(bit7)用於設置Fs模式，0單速模式，1雙倍速模式，一般設置為0；DACFsRatio(bit4:0)用於設置DAC的MCLK和FS的比率，我們設置00010，即256倍關係。
15，寄存器R26（1Ah）和R27（1Bh），這兩個寄存器分別用於控制DAC左右聲道的音量衰減，LDACVOL(bit7:0)和RDACVOL(bit7:0)分別控制左聲道和右聲道DAC的衰減，0.5dB每步，0表示0dB衰減，192表示96dB衰減；通過這兩個寄存器可以完成輸出音量的調節。
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)分別控制左右聲道的全0輸出，類似靜音，1輸出0，0正常；一般設置為0。Mono(bit5)用於單聲道控制，0立體聲，1單聲道；一般設置為0。SE(bit4:2)用於設置3D音效，0~7表示3D效果的強弱，0表示關閉。
17，寄存器39（27h）和42（2Ah），分別控制DAC左右通道的混音器，LD2LO(bit7)和RD2RO(bit7)分別控制左右DAC的混音器開關，0關閉，1開啓，需設置為1；LI2LO(bit6)和RI2RO(bit6)分別控制左右輸入通道的混音器開關，0關閉，1開啓，一般設置為1；LI2LOVOL(bit5:3)和RI2ROVOL(bit5:3)分別控制左右輸入通道的增益，0~7表示-6 ~ -15dB的增益調節範圍，默認設置為111，即-15dB。
18，寄存器43（2Bh），是DAC控制寄存器21，這裏我們只關心slrck(bit7)這個位，用於控制DACLRC和ADCLRC是否共用，我們設置為1，表示共用。
以上，就是我們使用ES8388時所需要用到的一些寄存器，按照以上所述，對各個寄存器進行相應的配置，即可使用ES8388正常播放音樂了。關於ES8388更詳細的寄存器設置説明，我們這裏就不再介紹了，請大家參考ES8388的數據手冊自行研究。
41.1.3 I²S控制器介紹
I²S(Inter-IC Sound，集成電路內置音頻總線)是一種同步串行通信協議，通常用於兩個數字音頻設備之間傳輸音頻數據。DNESP32S3內置兩個I²S接口(I²S0和I²S1)，為多媒體應用，尤其是為數字音頻應用提供了靈活的數據通信接口。
I²S標準總線定義了三種信號：串行時鐘信號BCK、字選擇信號WS和串行數據信號SD。一個基本的I²S數據總線有一個主機和一個從機。主機和從機的角色在通信過程中保持不變。DNESP32S3的I²S模塊包含獨立的發送單元和接收單元，能夠保證優良的通信性能。
I²S有如下功能：
主機模式：I²Sn作為主機，BCK/WS向外部輸出，向從機發送或從其接收數據。
從機模式：I²Sn作為從機，BCK/WS從外部輸入，從主機接收或向其發送數據。
全雙工：主機與從機之間的發送線和接收線各自獨立，發送數據和接收數據同時進行。
半雙工：主機和從機只能有一方先發送數據，另一方接收數據。發送數據和接收數據不能同時進行。
TDM RX模式：利用時分複用方式接收脈衝編碼調製(PCM)數據，並將其通過DMA存入儲存器的模式。信號線包括BCK、WS和DATA。可以接收最多16個通道的數據。通過用户配置，可支持TDM Philips格式、TDM MSB對齊格式、TDM PCM格式等。
PDM RX模式：接收脈衝密度調製(PDM)數據，並將其通過DMA存入儲存器的模式。信號線包括WS和DATA。通過用户配置，可支持PDM標準格式等。
TDM TX模式：通過DMA從儲存器中取得脈衝編碼調製(PCM)數據，並利用時分複用方式將其發送的模式。信號線包括BCK、WS和DATA，可以發送最多16個通道的數據。通過用户配置，可支持TDM Philips格式、TDM MSB對齊格式、TDM PCM格式等。
PDM TX模式：通過DMA從儲存器中取得脈衝密度調製(PDM)數據，並將其發送的模式。信號線包括WS和DATA。通過用户配置，可支持PDM標準格式等。
PCMtoPDM TX模式（僅對I²S0有效）：通過DMA從儲存器中取得脈衝編碼調製(PCM)數據，將其轉換為脈衝密度調製(PDM)數據，並將其發送的主機模式。信號線包括WS和DATA。通過用户配置，可支持PDM標準格式等。
PDMtoPCM RX模式（僅對I²S0有效）：接收脈衝密度調製(PDM)數據，將其轉換為脈衝編碼調製(PCM)數據，並將其通過DMA存入儲存器的主機模式或從機模式。信號線包括WS和DATA。通過用户配置，可支持PDM標準格式等。
更詳細的內容請大家參考《ESP32-S3技術參考手冊.pdf》第28章。
41.2 硬件設計
41.2.1例程功能
本章實驗功能簡介：開機後，先初始化各外設，然後檢測字庫是否存在，如果檢測無問題，則開始循環播放SD卡MUSIC文件夾裏面的歌曲（必須在SD卡根目錄建立一個MUSIC文件夾，並存放歌曲在裏面），在SPILCD上顯示歌曲名字、播放時間、歌曲總時間、歌曲總數目、當前歌曲的編號等信息。KEY0用於選擇下一曲，KEY2用於選擇上一曲，KEY3用來控制暫停/繼續播放。LED閃爍，提示程序運行狀態。
41.2.2硬件資源
本實驗，大家需要準備1個SD卡（在裏面新建一個MUSIC文件夾，並存放一些歌曲在MUSIC文件夾下）和一個耳機（非必備），分別插入SD卡接口和耳機接口，然後下載本實驗就可以通過耳機或板載喇叭來聽歌了。實驗用到的硬件資源如下：
1.LED燈
LED -IO0
2.獨立按鍵
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，使用跳線帽將IO_SET和LCD_DC相連）
PWR- IO1_3（XL9555）
RST- IO1_2（XL9555）
5.SD
CS-IO2
SCK-IO12
MOSI-IO11
MISO-IO13
6.ES8388音頻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 原理圖
DNESP32S3開發闆闆載了ES8388解碼芯片的驅動電路，原理圖如圖41.1.1所示：
圖41.2.3.1 ES838原理圖
圖中，PHONE接口可以用來插耳機，並連接了板載的喇叭SPEAKER（開發板正上方）。
41.3 程序設計
41.3.1 程序流程圖
程序流程圖能幫助我們更好的理解一個工程的功能和實現的過程，對學習和設計工程有很好的主導作用。下面看看本實驗的程序流程圖：
圖41.3.1.1音頻播放實驗程序流程圖
41.3.2 I2S函數解析
ESP-IDF提供了一套API來配置I2S。要使用此功能，需要導入必要的頭文件：
#include"driver/i2s.h"
#include"driver/i2s_std.h"
#include"driver/i2s_pdm.h"接下來，作者將介紹一些常用的ESP32-S3中的I2S函數，這些函數的描述及其作用如下：
1，設置I2S引腳
該函數用給定的配置，來配置I2S總線，該函數原型如下所示：
esp_err_ti2s_set_pin(i2s_port_t i2s_num, consti2s_pin_config_t *pin);
該函數的形參描述如下表所示：
表41.3.2.1i2s_set_pin()函數形參描述
該函數的返回值描述，如下表所示：
表41.3.2.2函數i2s_set_pin ()返回值描述
該函數使用i2s_pin_config_t類型的結構體變量傳入，該結構體的定義如下所示：
表41.3.2.3i2s_pin_config_t結構體參數值描述
完成上述結構體參數配置之後，可以將結構傳遞給 i2s_set_pin () 函數，用以實例化IIC並返回IIC句柄。
2，安裝I2S驅動
該函數安裝I2S驅動，該函數原型如下所示：
esp_err_ti2s_driver_install(i2s_port_t i2s_num,
consti2s_config_t *i2s_config,
intqueue_size,
void *i2s_queue);該函數的形參描述如下表所示：
表41.3.2.4i2s_driver_install()函數形參描述
該函數的返回值描述，如下表所示：
表41.3.2.5函數i2s_driver_install ()返回值描述
3，處理緩衝區
該函數將TX DMA緩衝區的內容歸零，該函數原型如下所示：
esp_err_ti2s_zero_dma_buffer(i2s_port_t i2s_num);該函數的形參描述如下表所示：
表41.3.2.6i2s_zero_dma_buffer ()函數形參描述
該函數的返回值描述，如下表所示：
表41.3.2.7函數i2s_zero_dma_buffer()返回值描述
41.3.3 音頻播放驅動解析
在IDF版的30_music例程中，作者在30_music\components\BSP路徑下新增了一個I2S文件夾和一個ES8388文件夾，分別用於存放i2s.c、i2s.h和es8388.c以及es8388.h這四個文件。其中，i2s.h和es8388.h文件負責聲明I2S以及ES8388相關的函數和變量，而i2s.c和es8388.c文件則實現了I2S以及ES8388的驅動代碼。下面，我們將詳細解析這四個文件的實現內容。
1，i2s驅動
音樂文件我們要通過SD卡來傳給單片機，那我們自然要用到文件系統。LCD、按鍵交互這些我們也需要實現。
由於播放功能涉及到多個外設的配合使用，用文件系統讀音頻文件，做播放控制等，所以我們把ES8388的硬件驅動放到components\BSP目錄下，播放功能作為APP放到main目錄下。
這裏我們只講解核心代碼，詳細的源碼請大家參考光盤本實驗對應源碼，I²S的驅動主要包括兩個文件：i2s.c和i2s.h。
除去I²S的管腳，我們需要初始其它IO的模式，我們在頭文件sai.h中定義SAI的引腳，方便如果IO變更之後作修改：
#defineI2S_NUM (I2S_NUM_0) /*I2S端口 */
#defineI2S_BCK_IO (GPIO_NUM_46) /* 設置串行時鐘引腳，ES8388_SCLK */
#defineI2S_WS_IO (GPIO_NUM_9) /* 設置左右聲道的時鐘引腳，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) /* 採樣率 */接下來開始介紹i2s.c，主要是I²S的初始化代碼如下：
/* I2S默認配置 */
#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 無
* @retval ESP_OK:初始化成功;其他:失敗
*/
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啓動
* @param 無
* @retval 無
*/
voidi2s_trx_start(void)
{
i2s_start(I2S_NUM);
}
/**
* @brief I2S TRX停止
* @param 無
* @retval 無
*/
voidi2s_trx_stop(void)
{
i2s_stop(I2S_NUM);
}
/**
* @brief I2S卸載
* @param 無
* @retval 無
*/
voidi2s_deinit(void)
{
i2s_driver_uninstall(I2S_NUM);
}
/**
* @brief 設置採樣率
* @param sampleRate : 採樣率
* @param bits_sample :位寬
* @retval 無
*/
voidi2s_set_samplerate_bits_sample(intsamplerate,int bits_sample)
{
i2s_set_clk(I2S_NUM,samplerate,bits_sample,I2S_CHANNEL_STEREO);
}
/**
* @brief I2S傳輸數據
* @param buffer: 數據存儲區的首地址
* @param frame_size: 數據大小
* @retval 無
*/
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讀取數據
* @param buffer: 讀取數據存儲區的首地址
* @param frame_size: 讀取數據大小
* @retval 無
*/
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;
}函數i2s_init()完成初始化I²S，該初始化不需要像I²C以及IO擴展芯片那樣設置傳參，通過配置相關的結構體並安裝I²S的驅動和配置I²S引腳以及將TX DMA緩衝區的內容歸零。函數sai1_samplerate_set則是用前面介紹的查表法，根據採樣率來設置SAI的時鐘。函數i2s_trx_start()用於啓動I²S驅動，在調用了i2s_driver_install()之後不需要調用這個函數(它是自動啓動的)，但是在調用了i2s_stop()之後調用該函數是必要的。而函數i2s_trx_stop()用於停止I²S驅動，在調用i2s_driver_uninstall()之前不需要調用i2s_stop()。i2s_set_samplerate_bits_sample()用於設置I2S RX和TX的時鐘和位寬度。函數i2s_tx_write()用於將數據寫入I2S DMA傳輸緩衝區。函數i2s_rx_read()從I2S DMA接收緩衝區讀取數據。以上是對I²S驅動文件下部分函數的功能概述，具體內容請參照該驅動文件。
2，ES8388驅動
ES8388主要用來將音頻信號轉換為數字信號或將數字信號轉換為音頻信號，接下來，我們開始介紹ES8388的幾個函數，代碼如下：
/**
* @brief ES8388初始化
* @param 無
* @retval 0,初始化正常
* 其他,錯誤代碼
*/
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;
/* 軟復位ES8388*/
ret_val |=es8388_write_reg(0, 0x80);
ret_val |=es8388_write_reg(0, 0x00);
/* 等待復位 */
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);
/* 麥克風偏置電源關閉 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x03, 0x09);
/* 使能參考 500K驅動使能 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x00, 0x06);
/* DAC電源管理，不打開任何通道 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x04, 0x00);
/* MCLK不分頻 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x08, 0x00);
/* DAC控制 DACLRC與ADCLRC相同 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x2B, 0x80);
/* ADC L/R PGA增益配置為+24dB */
ret_val |=es8388_write_reg(0x09, 0x88);
/* ADC數據選擇為left data = left ADC, right data=left ADC音頻數據為16bit */
ret_val |=es8388_write_reg(0x0C, 0x4C);
/* ADC配置 MCLK/採樣率=256 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x0D, 0x02);
/* ADC數字音量控制將信號衰減 L 設置為最小！！！ */
ret_val |=es8388_write_reg(0x10, 0x00);
/* ADC數字音量控制將信號衰減 R 設置為最小！！！ */
ret_val |=es8388_write_reg(0x11, 0x00);
/* DAC 音頻數據為16bit */
ret_val |=es8388_write_reg(0x17, 0x18);
/* DAC 配置 MCLK/採樣率=256 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x18, 0x02);
/* DAC數字音量控制將信號衰減 L 設置為最小！！！ */
ret_val |=es8388_write_reg(0x1A, 0x00);
/* DAC數字音量控制將信號衰減 R 設置為最小！！！ */
ret_val |=es8388_write_reg(0x1B, 0x00);
/* L混頻器 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x27, 0xB8);
/* R混頻器 */
ret_val |=es8388_write_reg(0x2A, 0xB8);
vTaskDelay(100);
if (ret_val!= ESP_OK)
{
while(1)
{
printf("ES8388初始化失敗！！！\r\n");
vTaskDelay(500);
}
}
else
{
printf("ES8388初始化成功！！！\r\n");
}
return 0;
}
/**
* @brief IIC寫入函數
* @param slave_addr:ES8388地址
* @param reg_add:寄存器地址
* @param data:寫入的數據
* @retval 無
*/
esp_err_t es8388_write_reg(uint8_treg_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 讀取數據
* @param reg_add:寄存器地址
* @param p_data:讀取的數據
* @retval 無
*/
esp_err_tes8388_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 設置ES8388工作模式
* @param fmt : 工作模式
* @arg 0, 飛利浦標準I2S;
* @arg 1, MSB(左對齊);
* @arg 2, LSB(右對齊);
* @arg 3, PCM/DSP
* @param len : 數據長度
* @arg 0, 24bit
* @arg 1, 20bit
* @arg 2, 18bit
* @arg 3, 16bit
* @arg 4, 32bit
* @retval 無
*/
voides8388_sai_cfg(uint8_t fmt, uint8_t len)
{
fmt &= 0x03;
len &= 0x07; /* 限定範圍 */
es8388_write_reg(23, (fmt << 1) | (len << 3)); /* R23,ES8388工作模式設置 */
}
/**
* @brief 設置耳機音量
* @param volume : 音量大小(0 ~ 33)
* @retval 無
*/
voides8388_hpvol_set(uint8_t volume)
{
if (volume> 33)
{
volume = 33;
}
es8388_write_reg(0x2E,volume);
es8388_write_reg(0x2F,volume);
}
/**
* @brief 設置喇叭音量
* @param volume : 音量大小(0 ~ 33)
* @retval 無
*/
voides8388_spkvol_set(uint8_t volume)
{
if (volume> 33)
{
volume = 33;
}
es8388_write_reg(0x30,volume);
es8388_write_reg(0x31,volume);
}
/**
* @brief 設置3D環繞聲
* @param depth : 0 ~ 7(3D強度,0關閉,7最強)
* @retval 無
*/
voides8388_3d_set(uint8_t depth)
{
depth &= 0x7; /* 限定範圍 */
es8388_write_reg(0x1D, depth<< 2); /* R7,3D環繞設置 */
}
/**
* @brief ES8388 DAC/ADC配置
* @param dacen : dac使能(1)/關閉(0)
* @param adcen : adc使能(1)/關閉(0)
* @retval 無
*/
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輸出通道配置
* @param o1en : 通道1使能(1)/禁止(0)
* @param o2en : 通道2使能(1)/禁止(0)
* @retval 無
*/
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增益設置(MIC PGA增益)
* @param gain : 0~8, 對應0~24dB 3dB/Step
* @retval 無
*/
voides8388_mic_gain(uint8_t gain)
{
gain &= 0x0F;
gain |= gain << 4;
es8388_write_reg(0x09, gain); /* R9,左右通道PGA增益設置 */
}
/**
* @brief ES8388 ALC設置
* @param sel
* @arg 0,關閉ALC
* @arg 1,右通道ALC
* @arg 2,左通道ALC
* @arg 3,立體聲ALC
* @param maxgain : 0~7,對應-6.5~+35.5dB
* @param minigain: 0~7,對應-12~+30dB6dB/STEP
* @retval 無
*/
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設置 */
}
/**
* @brief ES8388 ADC輸出通道配置
* @param in : 輸入通道
* @arg 0, 通道1輸入
* @arg 1, 通道2輸入
* @retval 無
*/
voides8388_input_cfg(uint8_t in)
{
es8388_write_reg(0x0A, (5 * in) << 4); /* ADC1 輸入通道選擇L/R INPUT1*/
}以上代碼中，es8388_init函數用於初始化es8388，這裏只是通用配置（ADC&DAC），初始化完成後，並不能正常播放音樂，還需要通過es8388_adda_cfg函數使能DAC，然後通過設置es8388_output_cfg選擇DAC輸出，通過es8388_sai_cfg配置ES8388工作模式，最後設置音量才可以接收I²S音頻數據，實現音樂播放。
3，wavplay驅動
wavpaly主要用於wav格式的音頻文件解碼，接下來看看wavplay.c裏面的幾個函數，代碼如下：
/**
* @brief WAV解析初始化
* @param fname : 文件路徑+文件名
* @param wavx : 信息存放結構體指針
* @retval 0,打開文件成功
* 1,打開文件失敗
* 2,非WAV文件
* 3,DATA區域未找到
*/
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) /* 內存申請成功 */
{
res =f_open(ftemp, (TCHAR*)fname,FA_READ); /* 打開文件 */
if (res == FR_OK)
{
f_read(ftemp, buf, 512, (UINT *)&br); /* 讀取512字節在數據 */
riff = (ChunkRIFF*)buf; /* 獲取RIFF塊 */
if (riff->Format == 0x45564157) /* 是WAV文件 */
{
fmt = (ChunkFMT*)(buf + 12); /* 獲取FMT塊 */
/*讀取FACT塊*/
fact = (ChunkFACT*)(buf + 12 + 8 + fmt->ChunkSize);
if (fact->ChunkID== 0x74636166 || fact->ChunkID== 0x5453494C)
{
/* 具有fact/LIST塊的時候(未測試)*/
wavx->datastart= 12 + 8 + fmt->ChunkSize+8+fact->ChunkSize;
}
else
{
wavx->datastart= 12 + 8 + fmt->ChunkSize;
}
data = (ChunkDATA*)(buf + wavx->datastart); /* 讀取DATA塊 */
if (data->ChunkID== 0x61746164) /* 解析成功! */
{
wavx->audioformat= fmt->AudioFormat; /* 音頻格式 */
wavx->nchannels= fmt->NumOfChannels; /* 通道數 */
wavx->samplerate= fmt->SampleRate; /* 採樣率 */
wavx->bitrate= fmt->ByteRate * 8; /* 得到位速 */
wavx->blockalign= fmt->BlockAlign; /* 塊對齊 */
wavx->bps = fmt->BitsPerSample;/* 位數,16/24/32位 */
wavx->datasize= data->ChunkSize; /* 數據塊大小 */
wavx->datastart= wavx->datastart + 8;/* 數據流開始的地方. */
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區域未找到. */
}
}
else
{
res = 2; /* 非wav文件 */
}
}
else
{
res = 1; /* 打開文件錯誤 */
}
}
f_close(ftemp);
free(ftemp); /* 釋放內存 */
free(buf);
return 0;
}
/**
* @brief 獲取當前播放時間
* @param fname : 文件指針
* @param wavx : wavx播放控制器
* @retval 無
*/
voidwav_get_curtime(FIL *fx,__wavctrl *wavx)
{
long long fpos;
wavx->totsec= wavx->datasize / (wavx->bitrate/ 8); /* 歌曲總長度(單位:秒) */
fpos = fx->fptr-wavx->datastart; /* 得到當前文件播放到的地方 */
wavx->cursec= fpos*wavx->totsec/ wavx->datasize; /* 當前播放到第多少秒了? */
}
/**
* @brief 播放某個wav文件
* @param fname : 文件路徑+文件名
* @retval KEY0_PRES,錯誤
* KEY1_PRES,打開文件失敗
* 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)
{
/* 飛利浦標準,16位數據長度 */
es8388_sai_cfg(0, 3);
i2s_set_samplerate_bits_sample(wavctrl.samplerate,
I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT);
}
else if (wavctrl.bps == 24)
{
/* 飛利浦標準,24位數據長度 */
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);
/* 創建任務1,任務函數 */
xTaskCreatePinnedToCore((TaskFunction_t)music,
/* 任務名稱 */
(const char* )"music",
/* 任務堆棧大小 */
(uint16_t )MUSIC_STK_SIZE,
/* 傳入給任務函數的參數 */
(void* )NULL,
/* 任務優先級 */
(UBaseType_t )MUSIC_PRIO,
/* 任務句柄 */
(TaskHandle_t* )&MUSICTask_Handler,
/* 該任務哪個內核運行 */
(BaseType_t ) 0);
taskEXIT_CRITICAL(&my_spinlock);
}
/* 打開文件 */
res =f_open(g_audiodev.file, (TCHAR*)fname,FA_READ);
if (res == 0)
{
/* 開始音頻播放 */
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);
/* 暫停 */
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;
}
/* 暫停不刷新時間 */
if ((g_audiodev.status& 0x0F) == 0x03)
{
/* 得到總時間和當前播放的時間 */
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;
}
}
/* 退出切換歌曲 */
if (key ==KEY2_PRES || key == KEY0_PRES)
{
res = key;
break;
}
}
audio_stop();
}
else
{
res = 0xFF;
}
}
else
{
res = 0xFF;
}
}
else
{
res = 0xFF;
}
/* 釋放內存 */
free(g_audiodev.tbuf);
/* 釋放內存 */
free(g_audiodev.file);
return res;
}以上代碼中，wav_decode_init函數，用來對wav音頻文件進行解析，得到wav的詳細信息（音頻採樣率，位數，數據流起始位置等）；wav_play_song函數，是播放WAV最終執行的函數，該函數解析完WAV文件後，設置ES8388和I²S的參數（採樣率，位數等），然後不斷填充數據，實現WAV播放，該函數中還進行了按鍵檢測，實現上下曲切換和暫停/播放等操作。
4，audioplay驅動
這部分我們需要根據ES8388推薦的初始化順序時行配置。我們需要藉助SD卡和文件系統把我們需要播放的歌曲傳給ES8388播放。我們在User目錄下新建一個《APP》文件夾，同時在該目錄下新建audioplay.c和audioplay.h並加入到工程。
首先判斷音樂文件類型，符合條件的再把相應的文件數據發送給ES8388，我們在FATFS的擴展文件中已經實現了判斷文件類型這個功能，在圖片顯示實驗也演示了這部分代碼的使用，我們把這個功能封裝成了audio_get_tnum()函數，這部分參考我們光盤源碼即可。接下來我們來分析一下audio play()和audio_play_song ()函數，實現播放歌曲的功能，代碼如下：
/**
* @brief 播放音樂
* @param 無
* @retval 無
*/
voidaudio_play(void)
{
uint8_t res;
/* 目錄 */
FF_DIR wavdir;
/* 文件信息 */
FILINFO *wavfileinfo;
/* 帶路徑的文件名 */
uint8_t *pname;
/* 音樂文件總數 */
uint16_t totwavnum;
/* 當前索引 */
uint16_t curindex;
/* 鍵值 */
uint8_t key;
uint32_t temp;
/* 音樂offset索引表 */
uint32_t *wavoffsettbl;
/* 開啓DAC關閉ADC */
es8388_adda_cfg(1, 0);
/* DAC選擇通道1輸出 */
es8388_output_cfg(1, 1);
/* 打開音樂文件夾 */
while (f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC"))
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "MUSIC文件夾錯誤!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除顯示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 206, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 得到總有效文件數 */
totwavnum =audio_get_tnum((uint8_t *)"0:/MUSIC");
/* 音樂文件總數為0 */
while (totwavnum== NULL)
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "沒有音樂文件!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除顯示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 申請內存 */
wavfileinfo = (FILINFO*)malloc(sizeof(FILINFO));
/* 為帶路徑的文件名分配內存 */
pname =malloc(255 * 2 + 1);
/* 申請4*totwavnum個字節的內存,用於存放音樂文件offblock索引 */
wavoffsettbl =malloc(4 * totwavnum);
/* 內存分配出錯 */
while (!wavfileinfo|| !pname || !wavoffsettbl)
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "內存分配失敗!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除顯示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 記錄索引,打開目錄 */
res =f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC");
if (res == FR_OK)
{
/* 當前索引為0 */
curindex = 0;
/* 全部查詢一遍 */
while (1)
{
/* 記錄當前index */
temp =wavdir.dptr;
/* 讀取目錄下的一個文件 */
res =f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
{
break; /* 錯誤了/到末尾了,退出 */
}
res =exfuns_file_type(wavfileinfo->fname);
/* 取高四位,看看是不是音樂文件 */
if ((res & 0xF0) == 0x40)
{
/* 記錄索引 */
wavoffsettbl[curindex] = temp;
curindex++;
}
}
}
/* 從0開始顯示 */
curindex = 0;
/* 打開目錄 */
res =f_opendir(&wavdir, (const TCHAR*)"0:/MUSIC");
/* 打開成功 */
while (res == FR_OK)
{
/* 改變當前目錄索引 */
dir_sdi(&wavdir,wavoffsettbl[curindex]);
/* 讀取目錄下的一個文件 */
res =f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
{
/* 錯誤了/到末尾了,退出 */
break;
}
/* 複製路徑(目錄) */
strcpy((char *)pname, "0:/MUSIC/");
/* 將文件名接在後面 */
strcat((char *)pname, (const char *)wavfileinfo->fname);
/* 清除之前的顯示 */
lcd_fill(30, 190,lcd_self.width - 1, 190 + 16, WHITE);
audio_index_show(curindex+ 1, totwavnum);
/* 顯示歌曲名字 */
text_show_string(30, 190,lcd_self.width - 60, 16,
(char *)wavfileinfo->fname, 16, 0, BLUE);
/* 播放這個音頻文件 */
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)
{
/* 到末尾的時候,自動從頭開始 */
curindex = 0;
}
}
else
{
break; /* 產生了錯誤 */
}
}
/* 釋放內存 */
free(wavfileinfo);
/* 釋放內存 */
free(pname);
/* 釋放內存 */
free(wavoffsettbl);
}
/**
* @brief 播放某個音頻文件
* @param fname : 文件名
* @retval 按鍵值
* @arg KEY0_PRES , 下一曲.
* @arg KEY2_PRES , 上一曲.
* @arg 其他 , 錯誤
*/
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:
/* 自行實現 */
break;
default: /* 其他文件,自動跳轉到下一曲 */
printf("can'tplay:%s\r\n", fname);
res =KEY0_PRES;
break;
}
return res;
}這裏，audio_play函數在main函數裏面被調用，該函數首先設置ES8388相關配置，然後查找SD卡里面的MUSIC文件夾，並統計該文件夾裏面總共有多少音頻文件（統計包括：WAV/MP3/APE/FLAC等），然後，該函數調用audio_play_song函數，按順序播放這些音頻文件。
在audio_play_song函數裏面，通過判斷文件類型，調用不同的解碼函數，本章，支持WAV文件，通過wav_play_song函數實現WAV解碼。
41.3.4 CMakeLists.txt文件
打開本實驗BSP下的CMakeLists.txt文件，其內容如下所示：
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)上述的紅色I2C、ES8388驅動需要由開發者自行添加，以確保音頻播放驅動能夠順利集成到構建系統中。這一步驟是必不可少的，它確保了音頻播放驅動的正確性和可用性，為後續的開發工作提供了堅實的基礎。
打開本實驗main文件下的CMakeLists.txt文件，其內容如下所示：
idf_component_register(
SRC_DIRS
"."
"APP"
INCLUDE_DIRS
"."
"APP")上述的紅色APP驅動需要由開發者自行添加，在此便不做贅述了。
41.3.5 實驗應用代碼
打開main/main.c文件，該文件定義了工程入口函數，名為app_main。該函數代碼如下。
i2c_obj_ti2c0_master;
/**
* @brief 程序入口
* @param 無
* @retval 無
*/
voidapp_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擴展芯片 */
xl9555_init(i2c0_master);
/* 初始化LCD*/
lcd_init();
/* ES8388初始化 */
es8388_init(i2c0_master);
/* 開啓DAC關閉ADC */
es8388_adda_cfg(1, 0);
es8388_input_cfg(0);
/* DAC選擇通道輸出 */
es8388_output_cfg(1, 1);
/* 設置耳機音量 */
es8388_hpvol_set(20);
/* 設置喇叭音量 */
es8388_spkvol_set(20);
/* 打開喇叭 */
xl9555_pin_write(SPK_EN_IO,0);
/* I2S初始化 */
i2s_init();
/* 檢測不到SD卡 */
while (sd_spi_init())
{
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "SDCard Error!", RED);
vTaskDelay(500);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PleaseCheck! ", RED);
vTaskDelay(500);
}
/* 檢查字庫 */
while (fonts_init())
{
/* 清屏 */
lcd_clear(WHITE);
lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "ESP32-S3", RED);
/* 更新字庫 */
key =fonts_update_font(30, 50, 16, (uint8_t *)"0:", RED);
/* 更新失敗 */
while (key)
{
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "FontUpdate Failed!", RED);
vTaskDelay(200);
lcd_fill(20, 50, 200 + 20, 90 + 16, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "FontUpdate Success! ", RED);
vTaskDelay(1500);
/* 清屏 */
lcd_clear(WHITE);
}
/* 為fatfs相關變量申請內存 */
ret =exfuns_init();
/* 實驗信息顯示延時 */
vTaskDelay(500);
text_show_string(30, 50, 200, 16, "正點原子ESP32開發板",16,0, RED);
text_show_string(30, 70, 200, 16, "音樂播放器 實驗", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 90, 200, 16, "正點原子@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)
{
/* 播放音樂 */
audio_play();
}
}到這裏本實驗的代碼基本就編寫完成了，我們準備好音樂文件放到SD卡根目錄下的《MUSIC》夾下測試本實驗的代碼。
41.4 下載驗證
在代碼編譯成功之後，我們下載代碼到開發板上，程序先執行字庫檢測，然後當檢測到SD卡根目錄的MUSIC文件夾有音頻文件（WAV格式音頻）的時候，就開始自動播放歌曲了，如圖41.4.1所示：
圖41.4.1音樂播放中
從上圖可以看出，總共1首歌曲，當前正在播放第1首歌曲，歌曲名、播放時間、總時長、碼率等也都有顯示。此時LED會隨着音樂的播放而閃爍。
此時我們便可以聽到開發闆闆載喇叭播放出來的音樂了，也可以在開發板的PHONE端子插入耳機來聽歌。同時，我們可以通過按KEY0和KEY2來切換下一曲和上一曲，通過KEY_UP暫停和繼續播放。
