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[MM32软件] 【EV Board (MM32L0136C7P)测评】+利用I2S播放Flash中的PCM文件

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 楼主| coslight 发表于 2022-12-3 09:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
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evb-l0136
本帖最后由 coslight 于 2022-12-3 09:23 编辑

通过I2S播放flash中的音乐文件
本测试是在前一个测试的基础上,利用shell终端和ymodem将音乐文件存储到spi flash中,然后通过shell 终端启动I2S来播放存储在flash中的音乐文件。
1、文件制作
由于这款控制器是CM0内核,处理能力有限,所以只能播放WAV或PCM这类不需要解压缩操作的音频文件,这里选择采用PCM文件,因为处理起来相当的简单。
PCM（Pulse Code Modulation）编码，即通过脉冲编码调制方法生成数字音频数据的技术或格式，是一种无损编码格式，是音频模拟信号数字化的一种方法，需要经过采样、量化和编码过程，以实现音频模拟信号数字化。简单说，PCM文件中存储的就是AD量化后的音频数据，通常为16位的有符号数，我们也不用做处理，读出这些文件直接通过I2S送给DA输出就可以了。当然还是有一些特殊性的，不过这里不详细讨论了，感兴趣的同学可以上网查找一下。
这里我们还需要两个软件，一个为ffmpeg，一个可以将mp3文件转换为我们需要的pcm格式的文件。另一个是CoolEdit，这个工具软件可以播放音频文件，也可以剪辑音频文件，贼方便。
1）Mp3转PCM
我们利用ffmpeg 实现这个功能，前面我们说，控制器能力有限，我们这里也尽量简化PCM文件的格式，稍有音质损失也是可以接受的。所以选择为单通道，8K采样率的输出格式，我们可以采用下面的命令，
.\ffmpeg -i 音乐名称.mp3 -f s16le -ar 8000 -ac 1 -acodec pcm_s16le 输出音频名称.pcm
通常一首3分钟左右的mp3，转换为单通道8K采样率的pcm文件通常在3M字节左右的文件，这个对于我们来说太大了，我们必须要剪裁一下才可以。
2）PCM文件剪裁
打开Cooledit工具软件，载入刚才转换好的PCM文件，这里要注意，因为这个PCM文件中是没有格式的，所以我们需要选择好格式，如下图所示。
c1e02b4104a1beefa93bc60695a680ed 3d2f060c82ef176a620d9654973e5882
打开音频文件后，我们可以试听，也可以剪裁，由于我们的flash一共才1M字节，所以我们必须剪裁到整首歌的绝大部份，直到小于1M为止，最好不要超过900K了，不一会儿用串口ymodem下载的时间也是超级长。
2、通过I2S来播放音乐文件
2.1 硬件接口
253998a1de1ff93a3b73b517847e9d29
通过硬件原理图可见，I2S接口功占用5个IO口，分别为PC2，PC4，PC5，PC6，PC7。由于PC4，5，7三个IO口和SLCD的驱动引脚复用了，所以这里必须注意，需要将SW1和SW2的开关拨到右侧，使能I2S的连接。
2.2 I2S接口初始化
为了简化实现过程，我这里选择采用中断方式来完成，因此I2S接口的配置为：
复制
  1. /* I2S. */
    

  2. #define BOARD_I2S_PORT SPI1
    

  3. #define BOARD_I2S_FREQ CLOCK_APB2_FREQ
    

  4. #define BOARD_I2S_SAMPLE_RATE 8000u
    

  5. #define BOARD_I2S_DATA_WIDTH I2S_DataWidth_16b
    

  6. #define BOARD_I2S_PROTOCOL I2S_Protocol_PHILIPS
    

  7. #define BOARD_I2S_CPOL I2S_Polarity_0
    

  8. #define BOARD_I2S_IRQHandler SPI1_IRQHandler
    

  9. #define BOARD_I2S_IRQn SPI1_IRQn

因为我们的PCM文件为单通道，8K采样率，16位采样宽度，因此，配置参数如上。
初始化I2S为主机发送模式，产生MCLK信号。
复制
  1. /* setup I2S master module. */
    

  2. I2S_Master_Init_Type i2s_master_init;
    

  3. i2s_master_init.ClockFreqHz = BOARD_I2S_FREQ;
    

  4. i2s_master_init.SampleRate = BOARD_I2S_SAMPLE_RATE;
    

  5. i2s_master_init.DataWidth = BOARD_I2S_DATA_WIDTH;
    

  6. i2s_master_init.Protocol = BOARD_I2S_PROTOCOL;
    

  7. i2s_master_init.EnableMCLK = true;
    

  8. i2s_master_init.Polarity = BOARD_I2S_CPOL;
    

  9. i2s_master_init.XferMode = I2S_XferMode_TxOnly;
    

  10. I2S_InitMaster(BOARD_I2S_PORT, &i2s_master_init);
    

  11. /* Enable I2S tx buffer empty interrupt. */
    

  12. I2S_EnableInterrupts(BOARD_I2S_PORT, I2S_INT_TX_EMPTY, true);
    

  13. NVIC_EnableIRQ(BOARD_I2S_IRQn);

2.3 I2S中断函数
I2S中断中判断当前的传输通道，让后切换到下一个通道去传输数据，实际是先左通道，在右通道，如此交替下去。
由于是单通道，所以读取一次数据分别传递给左右两个通道，相当于让他们发出相同的声音。
所在右通道传输完成的时候，我们从flash中读取两个字节，构成一个16位的音频数据，所以数据指针每次都是加2的，直到文件尾部，关闭I2S，结束播放。
复制
  1. /* I2S interrupt handler. */
    

  2. void BOARD_I2S_IRQHandler(void)
    

  3. {
    

  4. static int16_t data = 0;
    

  5. /* Get interrupt status. */
    

  6. uint32_t flag = I2S_GetInterruptStatus(BOARD_I2S_PORT);
    

  7. if (0u != (flag & I2S_INT_TX_EMPTY) )
    

  8. {
    

  9. if (I2S_Channel_Left != I2S_GetXferChannel(BOARD_I2S_PORT) )
    

  10. {
    

  11. app_i2s_put_data_left(data); /* Send right data, buffer put left data to prepare next send. */
    

  12. }
    

  13. else
    

  14. {
    

  15. app_i2s_put_data_right(data); /* Send left data, buffer put right data to prepare next send. */
    

  16. sfud_read(sfud_get_device(SFUD_SPI_DEVICE_INDEX), FlashDestination + APP_SFUD_PAGE_SIZE, 2, (uint8_t *)&data);
    

  17. FlashDestination+=2;
    

  18. if(FlashDestination >= musicl)
    

  19. {
    

  20. I2S_Enable(BOARD_I2S_PORT, false);
    

  21. }
    

  22. if((FlashDestination % 1000 ) < 500)
    

  23. {
    

  24. GPIO_WriteBit(BOARD_LED1_GPIO_PORT, BOARD_LED1_GPIO_PIN, 1u);
    

  25. GPIO_WriteBit(BOARD_LED2_GPIO_PORT, BOARD_LED2_GPIO_PIN, 0u);
    

  26. }
    

  27. else
    

  28. {
    

  29. GPIO_WriteBit(BOARD_LED1_GPIO_PORT, BOARD_LED1_GPIO_PIN, 0u);
    

  30. GPIO_WriteBit(BOARD_LED2_GPIO_PORT, BOARD_LED2_GPIO_PIN, 1u);
    

  31. }
    

  32. }
    

  33. }
    

  34. /* Clear interrupt status. */
    

  35. I2S_ClearInterruptStatus(BOARD_I2S_PORT, flag);
    

  36. }

3）shell的使用
   建立一个shell命令，用来启动音乐播放。
复制
  1. int play(int argc, char *argv[])
    

  2. {
    

  3. uint8_t musiclen[10];
    

  4. uint8_t i;
    

  5. short int *data_ptr = (short int *)tab_1024;
    

  6. shellPrint(&shell, "play music in spiflash\n\r");
    

  7. sfud_err err;
    

  8. FlashDestination = 0;
    

  9. /* sfud read. */
    

  10. err = sfud_read(sfud_get_device(SFUD_SPI_DEVICE_INDEX), 128, 10, musiclen);
    

  11. for(i=0;i<10;i++)
    

  12. {
    

  13. if(musiclen[i] == 0xff)
    

  14. {
    

  15. musiclen[i] = '\0';
    

  16. }
    

  17. }
    

  18. Str2Int(musiclen, &musicl);
    

  19. if(musicl ==0 & musicl > 1024*1024 - 256)
    

  20. {
    

  21. shellPrint(&shell, "music lenth error %d\n\r", musicl);
    

  22. return -1;
    

  23. }
    

  24. GPIO_WriteBit(BOARD_LED0_GPIO_PORT, BOARD_LED0_GPIO_PIN, 0); /* led on. */
    

  25. I2S_Enable(BOARD_I2S_PORT, true);
    

  26. while(musicl > FlashDestination)
    

  27. {
    

  28. }
    

  29. GPIO_WriteBit(BOARD_LED0_GPIO_PORT, BOARD_LED0_GPIO_PIN, 1); /* led on. */
    

  30. return 0;
    

  31. }
    

  32. SHELL_EXPORT_CMD(SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_MAIN), play, play, play a music in flash);

3、测试运行效果
在shell终端输入play命令后，回车执行，我将在扬声器中听到我们播放的音乐。
ffe4cb9f043f36d70b4cea50686611d7
1968b381fc35ceb2e449279840ffe939
视频

代码: shell+ymodem+i2s.rar (42.79 KB, 下载次数: 24)




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chenjun89 发表于 2022-12-3 09:17 来自手机 | 显示全部楼层
s
不错，下载参考一下，谢谢分享。
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 楼主| coslight 发表于 2022-12-3 09:20 | 显示全部楼层
s
chenjun89 发表于 2022-12-3 09:17
不错，下载参考一下，谢谢分享。

谢谢鼓励，一起交流
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 楼主| coslight 发表于 2022-12-3 09:21 | 显示全部楼层
s
视频没有显示出来，不知道啥意思，把地址在重新贴一下
https://v.youku.com/v_show/id_XNTkyNTUxNjQyNA==.html
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 楼主| coslight 发表于 2022-12-3 09:25 | 显示全部楼层
s
重新又编辑了一下，现在可以了
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zhanzr21 发表于 2022-12-3 21:50 | 显示全部楼层
s
音频处理软件推荐 Audacity
你值得拥有
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 楼主| coslight 发表于 2022-12-4 09:34 | 显示全部楼层
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zhanzr21 发表于 2022-12-3 21:50
音频处理软件推荐 Audacity
你值得拥有

不错的软件,收藏一下.
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xu@xupt 发表于 2022-12-7 16:13 | 显示全部楼层
s
参考学习一下
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weifeng90 发表于 2022-12-7 17:43 来自手机 | 显示全部楼层
s
最高采样率位数可以做到多少位呢？
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Innercourage 发表于 2022-12-10 10:08 | 显示全部楼层
s
不错的软件,收藏一下.
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tpgf 发表于 2023-1-3 09:05 | 显示全部楼层
s
我们常用的利用I2S播放Flash的文件中，都支持什么类型的文件呢
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qcliu 发表于 2023-1-3 09:18 | 显示全部楼层
s
这种带显示屏显示的文件 是不是能过快刷新的吧
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drer 发表于 2023-1-3 09:29 | 显示全部楼层
s
请问pcm文件的格式如何进行简化呢
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coshi 发表于 2023-1-3 09:40 | 显示全部楼层
s
PCM 是脉冲编码调制文件。 PCM文件具有流媒体特性，是数字通信的编码方式之一
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kxsi 发表于 2023-1-3 09:47 | 显示全部楼层
s
PCM文件被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的 WAV文件中均有应用
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wiba 发表于 2023-1-3 10:19 | 显示全部楼层
s
PCM文件能够一边读一边播放，而不需要把这个文件全部读出后然后回放
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 楼主| coslight 发表于 2023-1-3 13:27 | 显示全部楼层
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wiba 发表于 2023-1-3 10:19
PCM文件能够一边读一边播放，而不需要把这个文件全部读出后然后回放

全读出来不可能，内存不够用，都是一边读一边放
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caigang13 发表于 2023-1-3 21:10 来自手机 | 显示全部楼层
s
PCM文件的采样率只能这么高吗？
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 楼主| coslight 发表于 2023-1-4 08:12 | 显示全部楼层
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caigang13 发表于 2023-1-3 21:10
PCM文件的采样率只能这么高吗？

可以提高，但是文件会变大，播放时间就更短了，如果存储空间足够的话，可以选择采样率更高的，甚至是立体声的也可以
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Jacquetry 发表于 2023-1-5 17:12 | 显示全部楼层
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最高采样率位数可以做到多少位呢？
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