第四十一章 音乐播放器实验
正点原子DNESP32S3开发板拥有串行音频接口（SAI），支持SAI、LSB/MSB对齐、PCM/DSP、TDM和AC’97等协议，且外扩了一颗HIFI级CODEC芯片：ES8388，支持最高192K 24BIT的音频播放，并且支持录音（下一章介绍）本章，我们将利用DNESP32S3开发板实现一个简单的音乐播放器（仅支持WAV播放）。
本章分为如下几个小节：
41.1 WAV&ES8388&SAI简介
41.2 硬件设计
41.3 程序设计
41.4 下载验证
41.1 WAV&ES8388&SAI简介
本章知识点比较多，包括：WAV、ES8388和SAI等三个知识点。下面我们将分别向大家介绍。
41.1.1 WAV简介
WAV即WAVE文件，WAV是计算机领域最常用的数字化声音文件格式之一，它是微软专门为Windows系统定义的波形文件格式（Waveform Audio），由于其扩展名为"*.wav"。它符合RIFF(Resource Interchange File Format)文件规范，用于保存Windows平台的音频信息资源，被Windows平台及其应用程序所广泛支持，该格式也支持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[1:0]位用于控制VMID（校正噪声用），我们一般设置为10，即用500KΩ校正。
2，寄存器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[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。
PCM to PDM 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。
PDM to PCM RX模式（仅对I²S0有效）：接收脉冲密度调制(PDM)数据，将其转换为脉冲编码调制(PCM)数据，并将其通过DMA存入储存器的主机模式或从机模式。信号线包括WS和DATA。通过用户配置，可支持PDM标准格式等。
更详细的内容请大家参考《ESP32-S3技术参考手册.pdf》第28章。
41.2 硬件设计
41.2.1 例程功能
本章实验功能简介：开机后，先初始化各外设，然后检测字库是否存在，如果检测无问题，则开始循环播放SD卡MUSIC文件夹里面的歌曲（必须在SD卡根目录建立一个MUSIC文件夹，并存放歌曲在里面），在SPILCD上显示歌曲名字、播放时间、歌曲总时间、歌曲总数目、当前歌曲的编号等信息。KEY0用于选择下一曲，KEY2用于选择上一曲，KEY3用来控制暂停/继续播放。LED闪烁，提示程序运行状态。
41.2.2 硬件资源
本实验，大家需要准备1个SD卡（在里面新建一个MUSIC文件夹，并存放一些歌曲在MUSIC文件夹下）和一个耳机（非必备），分别插入SD卡接口和耳机接口，然后下载本实验就可以通过耳机或板载喇叭来听歌了。实验用到的硬件资源如下：
1. LED灯
LED -IO0
2.独立按键
KEY0(XL9555) - IO1_7
KEY1(XL9555) - IO1_6
KEY2(XL9555) - IO1_5
KEY3(XL9555) - IO1_4
3. XL9555
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
4. SPILCD
CS-IO21
SCK-IO12
SDA-IO11
DC-IO40（在P5端口，使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连）
PWR- IO1_3（XL9555）
RST- IO1_2（XL9555）
5. SD
CS-IO2
SCK-IO12
MOSI-IO11
MISO-IO13
6. ES8388音频CODEC芯片（IIC端口0）
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
I2S_BCK_IO-IO46
I2S_WS_IO-IO9
I2S_DO_IO-IO10
I2S_DI_IO-IO14
IS2_MCLK_IO-IO3
41.2.3 原理图
DNESP32S3开发板板载了ES8388解码芯片的驱动电路，原理图如图41.1.1所示：
图41.2.3.1 ES838原理图
图中，PHONE接口可以用来插耳机，并连接了板载的喇叭SPEAKER（开发板正上方）。
41.3 程序设计
41.3.1 程序流程图
程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图：
图41.3.1.1 音频播放实验程序流程图
41.3.2 I2S函数解析
ESP-IDF提供了一套API来配置I2S。要使用此功能，需要导入必要的头文件：
#include "driver/i2s.h" #include "driver/i2s_std.h" #include "driver/i2s_pdm.h"
接下来，作者将介绍一些常用的ESP32-S3中的I2S函数，这些函数的描述及其作用如下：
1，设置I2S引脚
该函数用给定的配置，来配置I2S总线，该函数原型如下所示：
esp_err_t i2s_set_pin(i2s_port_t i2s_num, const i2s_pin_config_t *pin);
该函数的形参描述如下表所示：
表41.3.2.1 i2s_set_pin()函数形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
表41.3.2.2 函数i2s_set_pin ()返回值描述
该函数使用i2s_pin_config_t类型的结构体变量传入，该结构体的定义如下所示：
表41.3.2.3 i2s_pin_config_t结构体参数值描述
完成上述结构体参数配置之后，可以将结构传递给 i2s_set_pin () 函数，用以实例化IIC并返回IIC句柄。
2，安装I2S驱动
该函数安装I2S驱动，该函数原型如下所示：
esp_err_t i2s_driver_install(i2s_port_t i2s_num, const i2s_config_t *i2s_config, int queue_size, void *i2s_queue);
该函数的形参描述如下表所示：
表41.3.2.4 i2s_driver_install()函数形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
表41.3.2.5 函数i2s_driver_install ()返回值描述
3，处理缓冲区
该函数将TX DMA缓冲区的内容归零，该函数原型如下所示：
esp_err_t i2s_zero_dma_buffer(i2s_port_t i2s_num);
该函数的形参描述如下表所示：
表41.3.2.6 i2s_zero_dma_buffer ()函数形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
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：
#define I2S_NUM (I2S_NUM_0) /* I2S端口 */ #define I2S_BCK_IO (GPIO_NUM_46) /* 设置串行时钟引脚，ES8388_SCLK */ #define I2S_WS_IO (GPIO_NUM_9) /* 设置左右声道的时钟引脚，ES8388_LRCK */ #define I2S_DO_IO (GPIO_NUM_10) /* ES8388_SDOUT */ #define I2S_DI_IO (GPIO_NUM_14) /* ES8388_SDIN */ #define IS2_MCLK_IO (GPIO_NUM_3) /* ES8388_MCLK */ #define SAMPLE_RATE (44100) /* 采样率 */
接下来开始介绍i2s.c，主要是I²S的初始化代码如下：
/* I2S默认配置 */
#define I2S_CONFIG_DEFAULT() { \
.mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_TX | I2S_MODE_RX), \
.sample_rate = SAMPLE_RATE, \
.bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT, \
.channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_RIGHT_LEFT, \
.communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S, \
.intr_alloc_flags = 0, \
.dma_buf_count = 8, \
.dma_buf_len = 256, \
.use_apll = false \
}
/**
* @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
*/
void i2s_trx_start(void)
{
i2s_start(I2S_NUM);
}
/**
* @brief I2S TRX停止
* @param 无
* @retval 无
*/
void i2s_trx_stop(void)
{
i2s_stop(I2S_NUM);
}
/**
* @brief I2S卸载
* @param 无
* @retval 无
*/
void i2s_deinit(void)
{
i2s_driver_uninstall(I2S_NUM);
}
/**
* @brief 设置采样率
* @param sampleRate : 采样率
* @param bits_sample :位宽
* @retval 无
*/
void i2s_set_samplerate_bits_sample(int samplerate,int bits_sample)
{
i2s_set_clk(I2S_NUM,samplerate,bits_sample,I2S_CHANNEL_STEREO);
}
/**
* @brief I2S传输数据
* @param buffer: 数据存储区的首地址
* @param frame_size: 数据大小
* @retval 无
*/
size_t i2s_tx_write(uint8_t *buffer, uint32_t frame_size)
{
size_t bytes_written;
i2s_write(I2S_NUM, buffer, frame_size, &bytes_written, 100);
return bytes_written;
}
/**
* @brief I2S读取数据
* @param buffer: 读取数据存储区的首地址
* @param frame_size: 读取数据大小
* @retval 无
*/
size_t i2s_rx_read(uint8_t *buffer, uint32_t frame_size)
{
size_t bytes_written;
i2s_read(I2S_NUM, buffer, frame_size, &bytes_written, 1000);
return bytes_written;
}
函数i2s_init()完成初始化I²S，该初始化不需要像I²C以及IO扩展芯片那样设置传参，通过配置相关的结构体并安装I²S的驱动和配置I²S引脚以及将TX DMA缓冲区的内容归零。函数sai1_samplerate_set则是用前面介绍的查表法，根据采样率来设置SAI的时钟。函数i2s_trx_start()用于启动I²S驱动，在调用了i2s_driver_install()之后不需要调用这个函数(它是自动启动的)，但是在调用了i2s_stop()之后调用该函数是必要的。而函数i2s_trx_stop()用于停止I²S驱动，在调用i2s_driver_uninstall()之前不需要调用i2s_stop()。i2s_set_samplerate_bits_sample()用于设置I2S RX和TX的时钟和位宽度。函数i2s_tx_write()用于将数据写入I2S DMA传输缓冲区。函数i2s_rx_read()从I2S DMA接收缓冲区读取数据。以上是对I²S驱动文件下部分函数的功能概述，具体内容请参照该驱动文件。
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_t es8388_init(i2c_obj_t self)
{
esp_err_t ret_val = ESP_OK;
if (self.init_flag == ESP_FAIL)
{
/* 初始化IIC */
iic_init(I2C_NUM_0);
}
es8388_i2c_master = self;
/* 软复位ES8388 */
ret_val |= es8388_write_reg(0, 0x80);
ret_val |= es8388_write_reg(0, 0x00);
/* 等待复位 */
vTaskDelay(100);
ret_val |= es8388_write_reg(0x01, 0x58);
ret_val |= es8388_write_reg(0x01, 0x50);
ret_val |= es8388_write_reg(0x02, 0xF3);
ret_val |= es8388_write_reg(0x02, 0xF0);
/* 麦克风偏置电源关闭 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x03, 0x09);
/* 使能参考 500K驱动使能 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x00, 0x06);
/* DAC电源管理，不打开任何通道 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x04, 0x00);
/* MCLK不分频 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x08, 0x00);
/* DAC控制 DACLRC与ADCLRC相同 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x2B, 0x80);
/* ADC L/R PGA增益配置为+24dB */
ret_val |= es8388_write_reg(0x09, 0x88);
/* ADC数据选择为left data = left ADC, right data=left ADC音频数据为16bit */
ret_val |= es8388_write_reg(0x0C, 0x4C);
/* ADC配置 MCLK/采样率=256 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x0D, 0x02);
/* ADC数字音量控制将信号衰减 L 设置为最小！！！ */
ret_val |= es8388_write_reg(0x10, 0x00);
/* ADC数字音量控制将信号衰减 R 设置为最小！！！ */
ret_val |= es8388_write_reg(0x11, 0x00);
/* DAC 音频数据为16bit */
ret_val |= es8388_write_reg(0x17, 0x18);
/* DAC 配置 MCLK/采样率=256 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x18, 0x02);
/* DAC数字音量控制将信号衰减 L 设置为最小！！！ */
ret_val |= es8388_write_reg(0x1A, 0x00);
/* DAC数字音量控制将信号衰减 R 设置为最小！！！ */
ret_val |= es8388_write_reg(0x1B, 0x00);
/* L混频器 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x27, 0xB8);
/* R混频器 */
ret_val |= es8388_write_reg(0x2A, 0xB8);
vTaskDelay(100);
if (ret_val != ESP_OK)
{
while(1)
{
printf("ES8388初始化失败！！！\r\n");
vTaskDelay(500);
}
}
else
{
printf("ES8388初始化成功！！！\r\n");
}
return 0;
}
/**
* @brief IIC写入函数
* @param slave_addr:ES8388地址
* @param reg_add:寄存器地址
* @param data:写入的数据
* @retval 无
*/
esp_err_t es8388_write_reg(uint8_t reg_addr, uint8_t data)
{
i2c_buf_t buf[2] = {
{.len = 1, .buf = ®_addr},
{.len = 1, .buf = &data},
};
i2c_transfer(&es8388_i2c_master, ES8388_ADDR >> 1, 2, buf, I2C_FLAG_STOP);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 读取数据
* @param reg_add:寄存器地址
* @param p_data:读取的数据
* @retval 无
*/
esp_err_t es8388_read_reg(uint8_t reg_addr, uint8_t *pdata)
{
i2c_buf_t buf[2] = {
{.len = 1, .buf = ®_addr},
{.len = 1, .buf = pdata},
};
i2c_transfer(&es8388_i2c_master, ES8388_ADDR >> 1, 2, buf, I2C_FLAG_WRITE|
I2C_FLAG_READ |
I2C_FLAG_STOP);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 设置ES8388工作模式
* @param fmt : 工作模式
* @arg 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
*/
void es8388_sai_cfg(uint8_t fmt, uint8_t len)
{
fmt &= 0x03;
len &= 0x07; /* 限定范围 */
es8388_write_reg(23, (fmt << 1) | (len << 3)); /* R23,ES8388工作模式设置 */
}
/**
* @brief 设置耳机音量
* @param volume : 音量大小(0 ~ 33)
* @retval 无
*/
void es8388_hpvol_set(uint8_t volume)
{
if (volume > 33)
{
volume = 33;
}
es8388_write_reg(0x2E, volume);
es8388_write_reg(0x2F, volume);
}
/**
* @brief 设置喇叭音量
* @param volume : 音量大小(0 ~ 33)
* @retval 无
*/
void es8388_spkvol_set(uint8_t volume)
{
if (volume > 33)
{
volume = 33;
}
es8388_write_reg(0x30, volume);
es8388_write_reg(0x31, volume);
}
/**
* @brief 设置3D环绕声
* @param depth : 0 ~ 7(3D强度,0关闭,7最强)
* @retval 无
*/
void es8388_3d_set(uint8_t depth)
{
depth &= 0x7; /* 限定范围 */
es8388_write_reg(0x1D, depth << 2); /* R7,3D环绕设置 */
}
/**
* @brief ES8388 DAC/ADC配置
* @param dacen : dac使能(1)/关闭(0)
* @param adcen : adc使能(1)/关闭(0)
* @retval 无
*/
void es8388_adda_cfg(uint8_t dacen, uint8_t adcen)
{
uint8_t tempreg = 0;
tempreg |= ((!dacen) << 0);
tempreg |= ((!adcen) << 1);
tempreg |= ((!dacen) << 2);
tempreg |= ((!adcen) << 3);
es8388_write_reg(0x02, tempreg);
}
/**
* @brief ES8388 DAC输出通道配置
* @param o1en : 通道1使能(1)/禁止(0)
* @param o2en : 通道2使能(1)/禁止(0)
* @retval 无
*/
void es8388_output_cfg(uint8_t o1en, uint8_t o2en)
{
uint8_t tempreg = 0;
tempreg |= o1en * (3 << 4);
tempreg |= o2en * (3 << 2);
es8388_write_reg(0x04, tempreg);
}
/**
* @brief ES8388 MIC增益设置(MIC PGA增益)
* @param gain : 0~8, 对应0~24dB 3dB/Step
* @retval 无
*/
void es8388_mic_gain(uint8_t gain)
{
gain &= 0x0F;
gain |= gain << 4;
es8388_write_reg(0x09, gain); /* R9,左右通道PGA增益设置 */
}
/**
* @brief ES8388 ALC设置
* @param sel
* @arg 0,关闭ALC
* @arg 1,右通道ALC
* @arg 2,左通道ALC
* @arg 3,立体声ALC
* @param maxgain : 0~7,对应-6.5~+35.5dB
* @param minigain: 0~7,对应-12~+30dB 6dB/STEP
* @retval 无
*/
void es8388_alc_ctrl(uint8_t sel, uint8_t maxgain, uint8_t mingain)
{
uint8_t tempreg = 0;
tempreg = sel << 6;
tempreg |= (maxgain & 0x07) << 3;
tempreg |= mingain & 0x07;
es8388_write_reg(0x12, tempreg); /* R18,ALC设置 */
}
/**
* @brief ES8388 ADC输出通道配置
* @param in : 输入通道
* @arg 0, 通道1输入
* @arg 1, 通道2输入
* @retval 无
*/
void es8388_input_cfg(uint8_t in)
{
es8388_write_reg(0x0A, (5 * in) << 4); /* ADC1 输入通道选择L/R INPUT1 */
}
以上代码中，es8388_init函数用于初始化es8388，这里只是通用配置（ADC&DAC），初始化完成后，并不能正常播放音乐，还需要通过es8388_adda_cfg函数使能DAC，然后通过设置es8388_output_cfg选择DAC输出，通过es8388_sai_cfg配置ES8388工作模式，最后设置音量才可以接收I²S音频数据，实现音乐播放。
3，wavplay驱动
wavpaly主要用于wav格式的音频文件解码，接下来看看wavplay.c里面的几个函数，代码如下：
/**
* @brief WAV解析初始化
* @param fname : 文件路径+文件名
* @param wavx : 信息存放结构体指针
* @retval 0,打开文件成功
* 1,打开文件失败
* 2,非WAV文件
* 3,DATA区域未找到
*/
uint8_t wav_decode_init(uint8_t *fname, __wavctrl *wavx)
{
FIL *ftemp;
uint8_t *buf;
uint32_t br = 0;
uint8_t res = 0;
ChunkRIFF *riff;
ChunkFMT *fmt;
ChunkFACT *fact;
ChunkDATA *data;
ftemp = (FIL*)mymalloc(sizeof(FIL));
buf = mymalloc(512);
if (ftemp && buf) /* 内存申请成功 */
{
res = f_open(ftemp, (TCHAR*)fname, FA_READ); /* 打开文件 */
if (res == FR_OK)
{
f_read(ftemp, buf, 512, (UINT *)&br); /* 读取512字节在数据 */
riff = (ChunkRIFF *)buf; /* 获取RIFF块 */
if (riff->Format == 0x45564157) /* 是WAV文件 */
{
fmt = (ChunkFMT *)(buf + 12); /* 获取FMT块 */
/*读取FACT块*/
fact = (ChunkFACT *)(buf + 12 + 8 + fmt->ChunkSize);
if (fact->ChunkID == 0x74636166 || fact->ChunkID == 0x5453494C)
{
/* 具有fact/LIST块的时候(未测试)*/
wavx->datastart = 12 + 8 + fmt->ChunkSize+8+fact->ChunkSize;
}
else
{
wavx->datastart = 12 + 8 + fmt->ChunkSize;
}
data = (ChunkDATA *)(buf + wavx->datastart); /* 读取DATA块 */
if (data->ChunkID == 0x61746164) /* 解析成功! */
{
wavx->audioformat = fmt->AudioFormat; /* 音频格式 */
wavx->nchannels = fmt->NumOfChannels; /* 通道数 */
wavx->samplerate = fmt->SampleRate; /* 采样率 */
wavx->bitrate = fmt->ByteRate * 8; /* 得到位速 */
wavx->blockalign = fmt->BlockAlign; /* 块对齐 */
wavx->bps = fmt->BitsPerSample;/* 位数,16/24/32位 */
wavx->datasize = data->ChunkSize; /* 数据块大小 */
wavx->datastart = wavx->datastart + 8;/* 数据流开始的地方. */
printf("wavx->audioformat:%d\r\n", wavx->audioformat);
printf("wavx->nchannels:%d\r\n", wavx->nchannels);
printf("wavx->samplerate:%d\r\n", wavx->samplerate);
printf("wavx->bitrate:%d\r\n", wavx->bitrate);
printf("wavx->blockalign:%d\r\n", wavx->blockalign);
printf("wavx->bps:%d\r\n", wavx->bps);
printf("wavx->datasize:%d\r\n", wavx->datasize);
printf("wavx->datastart:%d\r\n", wavx->datastart);
}
else
{
res = 3; /* data区域未找到. */
}
}
else
{
res = 2; /* 非wav文件 */
}
}
else
{
res = 1; /* 打开文件错误 */
}
}
f_close(ftemp);
free(ftemp); /* 释放内存 */
free(buf);
return 0;
}
/**
* @brief 获取当前播放时间
* @param fname : 文件指针
* @param wavx : wavx播放控制器
* @retval 无
*/
void wav_get_curtime(FIL *fx, __wavctrl *wavx)
{
long long fpos;
wavx->totsec = wavx->datasize / (wavx->bitrate / 8); /* 歌曲总长度(单位:秒) */
fpos = fx->fptr-wavx->datastart; /* 得到当前文件播放到的地方 */
wavx->cursec = fpos*wavx->totsec / wavx->datasize; /* 当前播放到第多少秒了? */
}
/**
* @brief 播放某个wav文件
* @param fname : 文件路径+文件名
* @retval KEY0_PRES,错误
* KEY1_PRES,打开文件失败
* 其他,非WAV文件
*/
uint8_t wav_play_song(uint8_t *fname)
{
uint8_t key = 0;
uint8_t t = 0;
uint8_t res;
i2s_play_end = ESP_FAIL;
i2s_play_next_prev = ESP_FAIL;
g_audiodev.file = (FIL*)malloc(sizeof(FIL));
g_audiodev.tbuf = malloc(WAV_TX_BUFSIZE);
if (g_audiodev.file || g_audiodev.tbuf)
{
/* 得到文件的信息 */
res = wav_decode_init(fname, &wavctrl);
/* 解析文件成功 */
if (res == 0)
{
if (wavctrl.bps == 16)
{
/* 飞利浦标准,16位数据长度 */
es8388_sai_cfg(0, 3);
i2s_set_samplerate_bits_sample(wavctrl.samplerate,
I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT);
}
else if (wavctrl.bps == 24)
{
/* 飞利浦标准,24位数据长度 */
es8388_sai_cfg(0, 0);
i2s_set_samplerate_bits_sample(wavctrl.samplerate,
I2S_BITS_PER_SAMPLE_24BIT);
}
audio_stop();
if (MUSICTask_Handler == NULL)
{
taskENTER_CRITICAL(&my_spinlock);
/* 创建任务1,任务函数 */
xTaskCreatePinnedToCore((TaskFunction_t )music,
/* 任务名称 */
(const char* )"music",
/* 任务堆栈大小 */
(uint16_t )MUSIC_STK_SIZE,
/* 传入给任务函数的参数 */
(void* )NULL,
/* 任务优先级 */
(UBaseType_t )MUSIC_PRIO,
/* 任务句柄 */
(TaskHandle_t* )&MUSICTask_Handler,
/* 该任务哪个内核运行 */
(BaseType_t ) 0);
taskEXIT_CRITICAL(&my_spinlock);
}
/* 打开文件 */
res = f_open(g_audiodev.file, (TCHAR*)fname, FA_READ);
if (res == 0)
{
/* 开始音频播放 */
audio_start();
vTaskDelay(100);
audio_start();
vTaskDelay(100);
while (res == 0)
{
while (1)
{
if (i2s_play_end == ESP_OK)
{
res = KEY0_PRES;
break;
}
key = xl9555_key_scan(0);
/* 暂停 */
if (key == KEY3_PRES)
{
if ((g_audiodev.status & 0x0F) == 0x03)
{
audio_stop();
vTaskDelay(100);
}
else if ((g_audiodev.status & 0x0F) == 0x00)
{
audio_start();
vTaskDelay(100);
}
}
/* 下一曲/上一曲 */
if (key == KEY2_PRES || key == KEY0_PRES)
{
i2s_play_next_prev = ESP_OK;
vTaskDelay(100);
res = KEY0_PRES;
break;
}
/* 暂停不刷新时间 */
if ((g_audiodev.status & 0x0F) == 0x03)
{
/* 得到总时间和当前播放的时间 */
wav_get_curtime(g_audiodev.file, &wavctrl);
audio_msg_show(wavctrl.totsec,
wavctrl.cursec,
wavctrl.bitrate);
}
t++;
if (t == 20)
{
t = 0 ;
LED_TOGGLE();
}
if ((g_audiodev.status & 0x01) == 0)
{
vTaskDelay(10);
}
else
{
break;
}
}
/* 退出切换歌曲 */
if (key == KEY2_PRES || key == KEY0_PRES)
{
res = key;
break;
}
}
audio_stop();
}
else
{
res = 0xFF;
}
}
else
{
res = 0xFF;
}
}
else
{
res = 0xFF;
}
/* 释放内存 */
free(g_audiodev.tbuf);
/* 释放内存 */
free(g_audiodev.file);
return res;
}
以上代码中，wav_decode_init函数，用来对wav音频文件进行解析，得到wav的详细信息（音频采样率，位数，数据流起始位置等）；wav_play_song函数，是播放WAV最终执行的函数，该函数解析完WAV文件后，设置ES8388和I²S的参数（采样率，位数等），然后不断填充数据，实现WAV播放，该函数中还进行了按键检测，实现上下曲切换和暂停/播放等操作。
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 播放音乐
* @param 无
* @retval 无
*/
void audio_play(void)
{
uint8_t res;
/* 目录 */
FF_DIR wavdir;
/* 文件信息 */
FILINFO *wavfileinfo;
/* 带路径的文件名 */
uint8_t *pname;
/* 音乐文件总数 */
uint16_t totwavnum;
/* 当前索引 */
uint16_t curindex;
/* 键值 */
uint8_t key;
uint32_t temp;
/* 音乐offset索引表 */
uint32_t *wavoffsettbl;
/* 开启DAC关闭ADC */
es8388_adda_cfg(1, 0);
/* DAC选择通道1输出 */
es8388_output_cfg(1, 1);
/* 打开音乐文件夹 */
while (f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC"))
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "MUSIC文件夹错误!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除显示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 206, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 得到总有效文件数 */
totwavnum = audio_get_tnum((uint8_t *)"0:/MUSIC");
/* 音乐文件总数为0 */
while (totwavnum == NULL)
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "没有音乐文件!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除显示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 申请内存 */
wavfileinfo = (FILINFO*)malloc(sizeof(FILINFO));
/* 为带路径的文件名分配内存 */
pname = malloc(255 * 2 + 1);
/* 申请4*totwavnum个字节的内存,用于存放音乐文件off block索引 */
wavoffsettbl = malloc(4 * totwavnum);
/* 内存分配出错 */
while (!wavfileinfo || !pname || !wavoffsettbl)
{
text_show_string(30, 190, 240, 16, "内存分配失败!", 16, 0, BLUE);
vTaskDelay(200);
/* 清除显示 */
lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
/* 记录索引,打开目录 */
res = f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC");
if (res == FR_OK)
{
/* 当前索引为0 */
curindex = 0;
/* 全部查询一遍 */
while (1)
{
/* 记录当前index */
temp = wavdir.dptr;
/* 读取目录下的一个文件 */
res = f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
{
break; /* 错误了/到末尾了,退出 */
}
res = exfuns_file_type(wavfileinfo->fname);
/* 取高四位,看看是不是音乐文件 */
if ((res & 0xF0) == 0x40)
{
/* 记录索引 */
wavoffsettbl[curindex] = temp;
curindex++;
}
}
}
/* 从0开始显示 */
curindex = 0;
/* 打开目录 */
res = f_opendir(&wavdir, (const TCHAR*)"0:/MUSIC");
/* 打开成功 */
while (res == FR_OK)
{
/* 改变当前目录索引 */
dir_sdi(&wavdir, wavoffsettbl[curindex]);
/* 读取目录下的一个文件 */
res = f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
{
/* 错误了/到末尾了,退出 */
break;
}
/* 复制路径(目录) */
strcpy((char *)pname, "0:/MUSIC/");
/* 将文件名接在后面 */
strcat((char *)pname, (const char *)wavfileinfo->fname);
/* 清除之前的显示 */
lcd_fill(30, 190, lcd_self.width - 1, 190 + 16, WHITE);
audio_index_show(curindex + 1, totwavnum);
/* 显示歌曲名字 */
text_show_string(30, 190, lcd_self.width - 60, 16,
(char *)wavfileinfo->fname, 16, 0, BLUE);
/* 播放这个音频文件 */
key = audio_play_song(pname);
/* 上一曲 */
if (key == KEY2_PRES)
{
if (curindex)
{
curindex--;
}
else
{
curindex = totwavnum - 1;
}
}
/* 下一曲 */
else if (key == KEY0_PRES)
{
curindex++;
if (curindex >= totwavnum)
{
/* 到末尾的时候,自动从头开始 */
curindex = 0;
}
}
else
{
break; /* 产生了错误 */
}
}
/* 释放内存 */
free(wavfileinfo);
/* 释放内存 */
free(pname);
/* 释放内存 */
free(wavoffsettbl);
}
/**
* @brief 播放某个音频文件
* @param fname : 文件名
* @retval 按键值
* @arg KEY0_PRES , 下一曲.
* @arg KEY2_PRES , 上一曲.
* @arg 其他 , 错误
*/
uint8_t audio_play_song(uint8_t *fname)
{
uint8_t res;
res = exfuns_file_type((char *)fname);
switch (res)
{
case T_WAV:
res = wav_play_song(fname);
break;
case T_MP3:
/* 自行实现 */
break;
default: /* 其他文件,自动跳转到下一曲 */
printf("can't play:%s\r\n", fname);
res = KEY0_PRES;
break;
}
return res;
}
这里，audio_play函数在main函数里面被调用，该函数首先设置ES8388相关配置，然后查找SD卡里面的MUSIC文件夹，并统计该文件夹里面总共有多少音频文件（统计包括：WAV/MP3/APE/FLAC等），然后，该函数调用audio_play_song函数，按顺序播放这些音频文件。
在audio_play_song函数里面，通过判断文件类型，调用不同的解码函数，本章，支持WAV文件，通过wav_play_song函数实现WAV解码。
41.3.4 CMakeLists.txt文件
打开本实验BSP下的CMakeLists.txt文件，其内容如下所示：
set(src_dirs
IIC
LCD
LED
SDIO
SPI
XL9555
ES8388
I2S)
set(include_dirs
IIC
LCD
LED
SDIO
SPI
XL9555
ES8388
I2S)
set(requires
driver
fatfs)
idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs}
INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires})
component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format)
上述的红色I2C、ES8388驱动需要由开发者自行添加，以确保音频播放驱动能够顺利集成到构建系统中。这一步骤是必不可少的，它确保了音频播放驱动的正确性和可用性，为后续的开发工作提供了坚实的基础。
打开本实验main文件下的CMakeLists.txt文件，其内容如下所示：
idf_component_register( SRC_DIRS "." "APP" INCLUDE_DIRS "." "APP")
上述的红色APP驱动需要由开发者自行添加，在此便不做赘述了。
41.3.5 实验应用代码
打开main/main.c文件，该文件定义了工程入口函数，名为app_main。该函数代码如下。
i2c_obj_t i2c0_master;
/**
* @brief 程序入口
* @param 无
* @retval 无
*/
void app_main(void)
{
esp_err_t ret;
uint8_t key = 0;
/* 初始化NVS */
ret = nvs_flash_init();
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||
ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
{
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ret = nvs_flash_init();
}
/* 初始化LED */
led_init();
/* 初始化IIC0 */
i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0);
/* 初始化SPI */
spi2_init();
/* 初始化IO扩展芯片 */
xl9555_init(i2c0_master);
/* 初始化LCD */
lcd_init();
/* ES8388初始化 */
es8388_init(i2c0_master);
/* 开启DAC关闭ADC */
es8388_adda_cfg(1, 0);
es8388_input_cfg(0);
/* DAC选择通道输出 */
es8388_output_cfg(1, 1);
/* 设置耳机音量 */
es8388_hpvol_set(20);
/* 设置喇叭音量 */
es8388_spkvol_set(20);
/* 打开喇叭 */
xl9555_pin_write(SPK_EN_IO,0);
/* I2S初始化 */
i2s_init();
/* 检测不到SD卡 */
while (sd_spi_init())
{
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "SD Card Error!", RED);
vTaskDelay(500);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Please Check! ", RED);
vTaskDelay(500);
}
/* 检查字库 */
while (fonts_init())
{
/* 清屏 */
lcd_clear(WHITE);
lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "ESP32-S3", RED);
/* 更新字库 */
key = fonts_update_font(30, 50, 16, (uint8_t *)"0:", RED);
/* 更新失败 */
while (key)
{
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "Font Update Failed!", RED);
vTaskDelay(200);
lcd_fill(20, 50, 200 + 20, 90 + 16, WHITE);
vTaskDelay(200);
}
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "Font Update Success! ", RED);
vTaskDelay(1500);
/* 清屏 */
lcd_clear(WHITE);
}
/* 为fatfs相关变量申请内存 */
ret = exfuns_init();
/* 实验信息显示延时 */
vTaskDelay(500);
text_show_string(30, 50, 200, 16, "正点原子ESP32开发板",16,0, RED);
text_show_string(30, 70, 200, 16, "音乐播放器 实验", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 90, 200, 16, "正点原子@ALIENTEK", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 110, 200, 16, "KEY0:NEXT KEY2:PREV", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 130, 200, 16, "KEY3:PAUSE/PLAY", 16, 0, RED);
while (1)
{
/* 播放音乐 */
audio_play();
}
}
到这里本实验的代码基本就编写完成了，我们准备好音乐文件放到SD卡根目录下的《MUSIC》夹下测试本实验的代码。
41.4 下载验证
在代码编译成功之后，我们下载代码到开发板上，程序先执行字库检测，然后当检测到SD卡根目录的MUSIC文件夹有音频文件（WAV格式音频）的时候，就开始自动播放歌曲了，如图41.4.1所示：
图41.4.1音乐播放中
从上图可以看出，总共1首歌曲，当前正在播放第1首歌曲，歌曲名、播放时间、总时长、码率等也都有显示。此时LED会随着音乐的播放而闪烁。
此时我们便可以听到开发板板载喇叭播放出来的音乐了，也可以在开发板的PHONE端子插入耳机来听歌。同时，我们可以通过按KEY0和KEY2来切换下一曲和上一曲，通过KEY_UP暂停和继续播放。