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[STM32F4] 【技术分享】基于正点原子开发板的中文菜单音乐播放器实现

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 楼主| jinglixixi 发表于 2023-5-17 17:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
开发板, 正点原子, 音乐播放
本帖最后由 jinglixixi 于 2023-5-17 18:48 编辑

#申请原创# @21小跑堂
正点原子开发板以外设丰富而著称，基本可以全部支撑起多媒体方面的应用，如数码相框功能（已在前面介绍过）、视频播放功能、文本阅读器功能及音频播放功能等。
这次，就利用这些外设来实现一个具有中文菜单的音乐播放器，所涉及的主要外设为：I2S语音播放电路及字库存储电路，参见图1和图2所示。
1.jpg
2.jpg
图1 I2S语音播放电路
2p.jpg
图2 字库存储电路

这里之所以使用闪存W25Q128来构建字库是因为，它的通用性更强，可以直接在编程时就以掌握来设计菜单。而在以往，要设计中文菜单，均是采用构建专用小字库的方式来实现。这就导致在输出汉字时，多是以汉字在小子库中的次序编号来调用字模，故通用性极差。

在W25Q128中，其字模是按列行式来取模的，见图3所示。此外，它共含有3种字库，即GBK12、GBK16及GBK24。
3.jpg
图3 取模方式

此外，为了便于中西为的混排，其文字显示函数为：
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  1. void text_show_font(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t *font, uint8_t size, uint8_t mode, uint16_t color)
    

  2. {
    

  3.     uint8_t temp, t, t1;
    

  4.     uint16_t y0 = y;
    

  5.     uint8_t *dzk;
    

  6.     uint8_t csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size);
    

  7.     /* 得到状态一个字符对应点阵集所占的字节数 */
    

  8.     if (size != 12 && size != 16 && size != 24 && size != 32)
    

  9.     {
    

  10.         return;                       /*不支持的size */
    

  11.     }
    

  12.     dzk = mymalloc(SRAMIN, size);        /* 申请内存 */
    

  13.     if (dzk == 0) return;                  /* 内存不足 */
    

  14.     text_get_hz_mat(font, dzk, size);       /* 得到相应读写的点阵数据 */
    

  15.     for (t = 0; t < csize; t++)               // 一个字符
    

  16.     {
    

  17.         temp = dzk[t];                  /* 得到点阵数据 */
    

  18.         for (t1 = 0; t1 < 8; t1++)           // 一个字节
    

  19.         {
    

  20.             if (temp & 0x80)            // 1000 0000  从左到右
    

  21.             {
    

  22.                 //lcd_draw_point(x, y, color);  /* 画需要显示的点 */
    

  23.                 ili9341_draw_pixel(color, x, y);
    

  24.             }
    

  25.             else if (mode == 0)         /* 如非叠加模式，则不需要显示的点，用背景色填充 */
    

  26.             {
    

  27.                 //lcd_draw_point(x, y, g_back_color); /* 填充背景色 */
    

  28.                 ili9341_draw_pixel(g_back_color, x, y);
    

  29.             }
    

  30.             temp <<= 1;
    

  31.             y++;                    //由上至下
    

  32.             if ((y - y0) == size)
    

  33.             {
    

  34.                 y = y0;
    

  35.                 x++;                //换列   --->存放形式：列行式
    

  36.                 break;
    

  37.             }
    

  38.         }
    

  39.     }
    

  40.     myfree(SRAMIN, dzk);    /* 释放内存 */
    

  41. }

由于本人所所用的显示屏为MDM-2802显示模块，故对原显示函数中的画点函数进行了相应地替换，并注释掉了原来的函数。
4.jpg
图4 中文播放界面

要实现图4所示的中文播放界面，其主程序如下：
复制
  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.     uint8_t key;
    

  4.     HAL_Init();                                     /* 初始化HAL库 */
    

  5.     sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);         /* 设置时钟,168Mhz */
    

  6.     delay_init(168);                          /* 延时初始化 */
    

  7.     usart_init(115200);                     /* 串口1初始化为115200 */
    

  8.     usmart_dev.init(84);                    /* 初始化USMART */
    

  9.     led_init();                                   /* 初始化LED */
    

  10.     key_init();                                  /* 初始化按键 */
    

  11.     sram_init();                                /* SRAM初始化 */
    

  12.     norflash_init();                           /* 初始化NORFLASH */
    

  13.     LCD_Init(); 
    

  14.     delay_ms(10);
    

  15.     ili9341_init();
    

  16.     ili9341_clear(RED);
    

  17.     BACK_COLOR=RED;
    

  18.     POINT_COLOR=YELLOW;
    

  19.     LCD_DrawLine(WHITE ,0, 35, 239, 35);
    

  20.     LCD_DrawLine(WHITE ,0, 275, 239, 275);
    

  21.     my_mem_init(SRAMIN);                  /* 初始化内部SRAM内存池 */
    

  22.     my_mem_init(SRAMEX);                  /* 初始化外部SRAM内存池 */
    

  23.     while (sd_init())                              /* 检测SD卡 */
    

  24.     {
    

  25.            LCD_ShowString(30,50,"SD Card Failed!"); 
    

  26.            delay_ms(200);
    

  27.            delay_ms(200);
    

  28.     }
    

  29.     exfuns_init();                           /* 为fatfs相关变量申请内存 */
    

  30.     f_mount(fs[0], "0:", 1);             /* 挂载SD卡 */
    

  31.     f_mount(fs[1], "1:", 1);             /* 挂载FLASH */
    

  32.     while (fonts_init())                    /* 检查字库 */
    

  33.     {
    

  34.             LCD_ShowString(30,50,"Font Error!");
    

  35.             delay_ms(200);
    

  36.     }
    

  37.     es8388_init();                    /* ES8388初始化 */
    

  38.     es8388_adda_cfg(1, 0);      /* 开启DAC关闭ADC */
    

  39.     es8388_output_cfg(1, 1);    /* DAC选择通道输出 */
    

  40.     es8388_hpvol_set(25);        /* 设置耳机音量 */
    

  41.     es8388_spkvol_set(26);       /* 设置喇叭音量 */
    

  42.     g_back_color=RED;
    

  43.     text_show_string(30, 13, 200, 16, "中文菜单音乐播放器", 16, 0, YELLOW);
    

  44.     POINT_COLOR=WHITE;
    

  45.     text_show_string(30, 50, 200, 16, "1 - 最美的期待", 16, 0, WHITE);
    

  46.     text_show_string(30, 70, 200, 16, "2 - 野百合也有春天", 16, 0, WHITE);
    

  47.     text_show_string(30, 90, 200, 16, "3 - 光阴的故事", 16, 0, WHITE);
    

  48.     text_show_string(30, 110, 200, 16, "4 - 莫斯科郊外的晚上", 16, 0, WHITE);
    

  49.     text_show_string(30, 130, 200, 16, "5 - 东方之珠", 16, 0, WHITE);
    

  50.     text_show_string(30, 150, 200, 16, "6 - 光辉岁月", 16, 0, WHITE);
    

  51.     text_show_string(30, 170, 200, 16, "7 - 同桌的你", 16, 0, WHITE);
    

  52.     text_show_string(30, 190, 200, 16, "8 - 亚洲雄风", 16, 0, WHITE);
    

  53.     text_show_string(30, 210, 200, 16, "9 - 咖啡屋", 16, 0, WHITE);
    

  54.     text_show_string(30, 230, 200, 16, "10- 军港之夜", 16, 0, WHITE);
    

  55.     POINT_COLOR=YELLOW;
    

  56.     text_show_string(30, 280, 200, 16, "KEY0:下一首 KEY2:上一首", 16, 0, YELLOW);
    

  57.     text_show_string(30, 300, 200, 16, "KEY_UP:暂停/播放", 16, 0, YELLOW);
    

  58.     POINT_COLOR=WHITE;
    

  59.     key = key_scan(0);
    

  60.     while(key != KEY1_PRES)
    

  61.     {
    

  62.             key = key_scan(0);
    

  63.     }
    

  64.     while (1)
    

  65.     {
    

  66.             audio_play();           /* 播放音乐 */
    

  67.     }
    

  68. }

有了可以进行播放功能的设计了，其中标识当前播放曲目的函数为：
复制
  1. uint8_t audio_play_song(char* fname)
    

  2. {
    

  3.     uint8_t res;
    

  4.     res = exfuns_file_type(fname);
    

  5.     switch (res)
    

  6.     {
    

  7.         case T_WAV:
    

  8.             POINT_COLOR=0xF800;
    

  9.             text_show_string(12, 50+(np*20), 200, 16, "*", 16, 0, 0xF800);
    

  10.             POINT_COLOR=0xFFE0;
    

  11.             text_show_string(12, 50+(n*20), 200, 16, "*", 16, 0, 0xFFE0);
    

  12.             np=n;
    

  13.             res = wav_play_song(fname);
    

  14.             break;
    

  15.         default:
    

  16.             res = KEY0_PRES;
    

  17.             break;
    

  18.     }
    

  19.     return res;
    

  20. }

而获取相应音频播放文件的函数为：
复制
  1. uint16_t audio_get_tnum(char *path)
    

  2. {
    

  3.     uint8_t res;
    

  4.     uint16_t rval = 0;
    

  5.     DIR tdir;                 /* 临时目录 */
    

  6.     FILINFO* tfileinfo;   /* 临时文件信息 */
    

  7.     tfileinfo = (FILINFO*)mymalloc(SRAMIN, sizeof(FILINFO));     /* 申请内存 */
    

  8.     res = f_opendir(&tdir, (const TCHAR*)path);                         /* 打开目录 */
    

  9.     if ((res == FR_OK) && tfileinfo)
    

  10.     {
    

  11.         while (1)       /* 查询总的有效文件数 */
    

  12.         {
    

  13.             res = f_readdir(&tdir, tfileinfo);                  /* 读取目录下的一个文件 */
    

  14.             if ((res != FR_OK) || (tfileinfo->fname[0] == 0))
    

  15.             {
    

  16.                 break;  /* 错误了/到末尾了,退出 */
    

  17.             }
    

  18.             res = exfuns_file_type(tfileinfo->fname);
    

  19.             if ((res & 0xF0) == 0x40)   /* 取高四位,看看是不是音乐文件 */
    

  20.             {
    

  21.                 rval++; /* 有效文件数增加1 */
    

  22.             }
    

  23.         }
    

  24.     }
    

  25.     myfree(SRAMIN, tfileinfo);    /* 释放内存 */
    

  26.     return rval;
    

  27. }

实现音频播放与乐曲选择的功能函数为：
复制
  1. void audio_play(void)
    

  2. {
    

  3.     uint8_t res;
    

  4.     DIR wavdir;                  /* 目录 */
    

  5.     FILINFO *wavfileinfo;    /* 文件信息 */
    

  6.     char *pname;               /* 带路径的文件名 */
    

  7.     uint16_t totwavnum;     /* 音乐文件总数 */
    

  8.     uint16_t curindex;         /*当前索引 */
    

  9.     uint8_t key;                 /* 键值 */
    

  10.     uint32_t temp;
    

  11.     uint32_t *wavoffsettbl;     /* 音乐offset索引表 */
    

  12.     es8388_adda_cfg(1, 0);    /* 开启DAC关闭ADC */
    

  13.     es8388_output_cfg(1, 1);  /* DAC选择通道1输出 */
    

  14.     while (f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC"))  /* 打开音乐文件夹 */
    

  15.     {
    

  16.             LCD_ShowString(30,190,"MUSIC ERROR");
    

  17.             delay_ms(200);
    

  18.             delay_ms(200);
    

  19.     }
    

  20.     totwavnum = audio_get_tnum("0:/MUSIC");  /* 得到总有效文件数 */
    

  21.     while (totwavnum == NULL)                         /* 音乐文件总数为0 */
    

  22.     {
    

  23.              LCD_ShowString(30,190,"NO MUSIC !");
    

  24.              delay_ms(200);
    

  25.              delay_ms(200);
    

  26.     }
    

  27.     wavfileinfo = (FILINFO*)mymalloc(SRAMIN, sizeof(FILINFO)); /* 申请内存 */
    

  28.     pname = mymalloc(SRAMIN, FF_MAX_LFN * 2 + 1);               /* 为带路径的文件名分配内存 */
    

  29.     wavoffsettbl = mymalloc(SRAMIN, 4 * totwavnum);             /* 申请4*totwavnum个字节的内存,用于存放音乐文件off block索引 */
    

  30.     while (!wavfileinfo || !pname || !wavoffsettbl)             /* 内存分配出错 */
    

  31.     {
    

  32.             LCD_ShowString(30,190,"memory Failed");
    

  33.             delay_ms(200);
    

  34.             delay_ms(200);
    

  35.     }
    

  36.     /* 记录索引 */
    

  37.     res = f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC");   /* 打开目录 */
    

  38.     if (res == FR_OK)
    

  39.     {
    

  40.         curindex = 0;   /* 当前索引为0 */
    

  41.         while (1)       /* 全部查询一遍 */
    

  42.         {
    

  43.             temp = wavdir.dptr;                     /* 记录当前index */
    

  44.             res = f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);  /* 读取目录下的一个文件 */
    

  45.             if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
    

  46.             {
    

  47.                 break;  /* 错误了/到末尾了,退出 */
    

  48.             }
    

  49.             res = exfuns_file_type(wavfileinfo->fname);
    

  50.             if ((res & 0xF0) == 0x40)           /* 取高四位,看看是不是音乐文件 */
    

  51.             {
    

  52.                 wavoffsettbl[curindex] = temp;  /* 记录索引 */
    

  53.                 curindex++;
    

  54.             }
    

  55.         }
    

  56.     }
    

  57.     curindex = 0;           /* 从0开始显示 */
    

  58.     res = f_opendir(&wavdir, (const TCHAR*)"0:/MUSIC"); /* 打开目录 */
    

  59.     while (res == FR_OK)    /* 打开成功 */
    

  60.     {
    

  61.         dir_sdi(&wavdir, wavoffsettbl[curindex]);     /* 改变当前目录索引 */
    

  62.         res = f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);         /* 读取目录下的一个文件 */
    

  63.         if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
    

  64.         {
    

  65.             break;          /* 错误了/到末尾了,退出 */
    

  66.         }
    

  67.         strcpy((char*)pname, "0:/MUSIC/");                  /* 复制路径(目录) */
    

  68.         strcat((char*)pname, (const char*)wavfileinfo->fname);  /* 将文件名接在后面 */
    

  69.         audio_index_show(curindex + 1, totwavnum);
    

  70.         key = audio_play_song(pname);     /* 播放这个音频文件 */
    

  71.         if (key == KEY2_PRES)             /* 上一曲 */
    

  72.         {
    

  73.             if (curindex)
    

  74.             {
    

  75.                 curindex--;
    

  76.             }
    

  77.             else
    

  78.             {
    

  79.                 curindex = totwavnum - 1;
    

  80.             }
    

  81.         }
    

  82.         else if (key == KEY0_PRES)  /* 下一曲 */
    

  83.         {
    

  84.             curindex++;
    

  85.             if (curindex >= totwavnum)
    

  86.             {
    

  87.                 curindex = 0;       /* 到末尾的时候,自动从头开始 */
    

  88.             }
    

  89.         }
    

  90.         else
    

  91.         {
    

  92.             break;                  /* 产生了错误 */
    

  93.         }
    

  94.         n=curindex;
    

  95.     }
    

  96.     myfree(SRAMIN, wavfileinfo);       /* 释放内存 */
    

  97.     myfree(SRAMIN, pname);          /* 释放内存 */
    

  98.     myfree(SRAMIN, wavoffsettbl);     /* 释放内存 */
    

  99. }

其中：为板载4个按键所赋予的功能为：
KEY1：控制进入播放功能
KEY0：播放下一首
KEY2：播放前一首
KEY_UP：暂停与恢复播放

经程序的编译与下载，其播放界面如图5所示。
5.jpg
图5 播放界面

视频演示：


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打赏榜单

21小跑堂 打赏了 80.00 元 2023-05-23
理由：恭喜通过原创审核！期待您更多的原创作品~

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21小跑堂
旧板不吃灰，稍加改造实现中文菜单音乐播放器，代码设计合理，界面简洁，附带演示视频，完成度较好，继续加油！  发表于 2023-5-23 15:25

相关帖子
Pretext 发表于 2023-5-18 14:28 | 显示全部楼层
视频有点抖动，是直接用手拿着拍摄的？
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天天向善 发表于 2023-5-18 14:29 | 显示全部楼层
音乐播放，这个功能做的不错！
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 楼主| jinglixixi 发表于 2023-5-18 14:47 | 显示全部楼层
Pretext 发表于 2023-5-18 14:28
视频有点抖动，是直接用手拿着拍摄的？

的确是
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Pretext 发表于 2023-6-8 15:06 | 显示全部楼层
jinglixixi 发表于 2023-5-18 14:47
的确是

弄个支架呀，直接拿手拍多累呀！
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 楼主| jinglixixi 发表于 2023-6-8 16:27 | 显示全部楼层
Pretext 发表于 2023-6-8 15:06
弄个支架呀，直接拿手拍多累呀！

有道理，只是有时还要中间调整比较麻烦。
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hilahope 发表于 2023-6-10 16:41 | 显示全部楼层
如何用stm32实现图片显示和音乐播放同时进行
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lihuami 发表于 2023-6-10 17:59 | 显示全部楼层
如何用STM32内置ADC采集音频信号
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 楼主| jinglixixi 发表于 2023-6-11 08:55 | 显示全部楼层
lihuami 发表于 2023-6-10 17:59
如何用STM32内置ADC采集音频信号

原理上是将麦克采集的模拟信号接到指定的ADC采集通道进行离散化数字处理，然后再进行后续处理（或是存储或是进行DAC转换来播放）
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sheflynn 发表于 2023-6-13 21:36 | 显示全部楼层
需要进行软件设计，包括界面设计、音乐列表管理、音乐播放控制等方面。由于本例中使用中文菜单，因此需要使用中文字符集来进行界面显示和用户交互。可以采用图形库（如STemWin）来实现GUI界面，也可以使用自行编写的代码来实现。
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mnynt121 发表于 2023-6-13 22:16 | 显示全部楼层
STM32系列的微控制器，具有强大的处理能力和丰富的外设资源。
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vivilyly 发表于 2023-6-13 22:54 | 显示全部楼层
方便用户交互，可以设计一个中文菜单，显示当前音乐列表和各种操作选项，并根据用户选择来进行相应的操作。在程序中可以采用图形库来绘制菜单界面，并根据用户输入来更新菜单内容和显示效果。
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cemaj 发表于 2023-6-14 17:53 | 显示全部楼层
用正点原子的F7核心板或者H7核心板，并配套使用VS1053B音频解码芯片，来实现音乐文件的播放和解码。
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mollylawrence 发表于 2023-6-19 08:32 | 显示全部楼层
实现过程可能会涉及到很多技术细节和实现难点，如音频解码算法、GUI界面设计、中文字符集处理等方面。
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vivilyly 发表于 2023-6-19 14:03 | 显示全部楼层
使用Keil或者其他工具编写代码实现中文菜单和音乐播放功能。可以通过TFT LCD屏幕显示中文菜单，通过按键控制菜单选择和音乐播放。
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sdlls 发表于 2023-6-19 14:19 | 显示全部楼层
怎么用无源蜂鸣器播放音乐              
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 楼主| jinglixixi 发表于 2023-6-20 00:04 | 显示全部楼层
sdlls 发表于 2023-6-19 14:19
怎么用无源蜂鸣器播放音乐

无源蜂鸣器只能播放类似于MID类的音乐，是通过改变频率来发出不同的音调。
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LOVEEVER 发表于 2023-6-21 10:39 | 显示全部楼层
STM32依然很强大，音乐播放调理很清晰
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