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

只看该作者 · 2022-12-3 09:16

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。

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

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：

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/* I2S. */

#define BOARD_I2S_PORT SPI1

#define BOARD_I2S_FREQ CLOCK_APB2_FREQ

#define BOARD_I2S_SAMPLE_RATE 8000u

#define BOARD_I2S_DATA_WIDTH I2S_DataWidth_16b

#define BOARD_I2S_PROTOCOL I2S_Protocol_PHILIPS

#define BOARD_I2S_CPOL I2S_Polarity_0

#define BOARD_I2S_IRQHandler SPI1_IRQHandler

#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。

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/* setup I2S master module. */

I2S_Master_Init_Type i2s_master_init;

i2s_master_init.ClockFreqHz = BOARD_I2S_FREQ;

i2s_master_init.SampleRate = BOARD_I2S_SAMPLE_RATE;

i2s_master_init.DataWidth = BOARD_I2S_DATA_WIDTH;

i2s_master_init.Protocol = BOARD_I2S_PROTOCOL;

i2s_master_init.EnableMCLK = true;

i2s_master_init.Polarity = BOARD_I2S_CPOL;

i2s_master_init.XferMode = I2S_XferMode_TxOnly;

I2S_InitMaster(BOARD_I2S_PORT, &i2s_master_init);

/* Enable I2S tx buffer empty interrupt. */

I2S_EnableInterrupts(BOARD_I2S_PORT, I2S_INT_TX_EMPTY, true);

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。

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/* I2S interrupt handler. */

void BOARD_I2S_IRQHandler(void)

{

static int16_t data = 0;

/* Get interrupt status. */

uint32_t flag = I2S_GetInterruptStatus(BOARD_I2S_PORT);

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

{

if (I2S_Channel_Left != I2S_GetXferChannel(BOARD_I2S_PORT) )

{

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

}

else

{

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

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

FlashDestination+=2;

if(FlashDestination >= musicl)

{

I2S_Enable(BOARD_I2S_PORT, false);

}

if((FlashDestination % 1000 ) < 500)

{

GPIO_WriteBit(BOARD_LED1_GPIO_PORT, BOARD_LED1_GPIO_PIN, 1u);

GPIO_WriteBit(BOARD_LED2_GPIO_PORT, BOARD_LED2_GPIO_PIN, 0u);

}

else

{

GPIO_WriteBit(BOARD_LED1_GPIO_PORT, BOARD_LED1_GPIO_PIN, 0u);

GPIO_WriteBit(BOARD_LED2_GPIO_PORT, BOARD_LED2_GPIO_PIN, 1u);

}

}

}

/* Clear interrupt status. */

I2S_ClearInterruptStatus(BOARD_I2S_PORT, flag);

}

3）shell的使用
建立一个shell命令，用来启动音乐播放。

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int play(int argc, char *argv[])

{

uint8_t musiclen[10];

uint8_t i;

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

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

sfud_err err;

FlashDestination = 0;

/* sfud read. */

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

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

{

if(musiclen[i] == 0xff)

{

musiclen[i] = '\0';

}

}

Str2Int(musiclen, &musicl);

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

{

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

return -1;

}

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

I2S_Enable(BOARD_I2S_PORT, true);

while(musicl > FlashDestination)

{

}

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

return 0;

}

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