基於STM32F429，Cubemx的SAI音頻播放實驗
書接上文：https://www.cnblogs.com/feiniaoliangtiangao/p/11060674.html 和 https://www.cnblogs.com/feiniaoliangtiangao/p/11023636.html
請閱讀完上面的兩篇博文做爲基礎，再閱讀本篇博文，如若已瞭解SD卡，內存管理，Fatfs，請跳過。html
1.實驗介紹
讀取並解碼SDHC卡里的WAV音頻文件，而後經過SAI協議傳輸到WM8978播放算法
WAV介紹： WAV 即 WAVE 文件， WAV 是計算機領域最經常使用的數字化聲音文件格式之一，它是微軟編程
專門爲 Windows 系統定義的波形文件格式（Waveform Audio），因爲其擴展名爲"*.wav"。 它
符合 RIFF(Resource Interchange File Format)文件規範，用於保存 Windows 平臺的音頻信息資源，
被 Windows 平臺及其應用程序所普遍支持，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 格式同樣，
也是 44.1K 的取樣頻率， 16 位量化數字，所以在聲音文件質量和 CD 相差無幾。
數組
WM8978介紹：WM8978 是歐勝（Wolfson） 推出的一款全功能音頻處理器。它帶有一個 HI-FI 級數字信號
處理內核，支持加強 3D 硬件環繞音效，以及 5 頻段的硬件均衡器，能夠有效改善音質；並有
一個可編程的陷波濾波器，用以去除屏幕開、切換等噪音。緩存
SAI介紹：SAI能夠說是I2S的強化版，但相差也不大，只是功能多了點，而I2S也只是比I2C多了一條聲道線FS_A/B.異步
2.實驗軟件
keil5，Cubemx5.21
3.Cube配置
打開SAI功能，而後選擇爲主機模式,參照下面原子的例程配置參數。ide
//SAI Block A初始化,I2S,飛利浦標準 //mode:工做模式,能夠設置:SAI_MODEMASTER_TX/SAI_MODEMASTER_RX/SAI_MODESLAVE_TX/SAI_MODESLAVE_RX //cpol:數據在時鐘的上升/降低沿選通，能夠設置：SAI_CLOCKSTROBING_FALLINGEDGE/SAI_CLOCKSTROBING_RISINGEDGE //datalen:數據大小,能夠設置：SAI_DATASIZE_8/10/16/20/24/32 void SAIA_Init(u32 mode,u32 cpol,u32 datalen) { HAL_SAI_DeInit(&SAI1A_Handler); //清除之前的配置 SAI1A_Handler.Instance=SAI1_Block_A; //SAI1 Bock A SAI1A_Handler.Init.AudioMode=mode; //設置SAI1工做模式 SAI1A_Handler.Init.Synchro=SAI_ASYNCHRONOUS; //音頻模塊異步 SAI1A_Handler.Init.OutputDrive=SAI_OUTPUTDRIVE_ENABLE; //當即驅動音頻模塊輸出 SAI1A_Handler.Init.NoDivider=SAI_MASTERDIVIDER_ENABLE; //使能主時鐘分頻器(MCKDIV) SAI1A_Handler.Init.FIFOThreshold=SAI_FIFOTHRESHOLD_1QF; //設置FIFO閾值,1/4 FIFO SAI1A_Handler.Init.ClockSource=SAI_CLKSOURCE_PLLI2S; //SIA時鐘源爲PLL2S SAI1A_Handler.Init.MonoStereoMode=SAI_STEREOMODE; //立體聲模式 SAI1A_Handler.Init.Protocol=SAI_FREE_PROTOCOL; //設置SAI1協議爲:自由協議(支持I2S/LSB/MSB/TDM/PCM/DSP等協議) SAI1A_Handler.Init.DataSize=datalen; //設置數據大小 SAI1A_Handler.Init.FirstBit=SAI_FIRSTBIT_MSB; //數據MSB位優先 SAI1A_Handler.Init.ClockStrobing=cpol; //數據在時鐘的上升/降低沿選通 //幀設置 SAI1A_Handler.FrameInit.FrameLength=64; //設置幀長度爲64,左通道32個SCK,右通道32個SCK. SAI1A_Handler.FrameInit.ActiveFrameLength=32; //設置幀同步有效電平長度,在I2S模式下=1/2幀長. SAI1A_Handler.FrameInit.FSDefinition=SAI_FS_CHANNEL_IDENTIFICATION;//FS信號爲SOF信號+通道識別信號 SAI1A_Handler.FrameInit.FSPolarity=SAI_FS_ACTIVE_LOW; //FS低電平有效(降低沿) SAI1A_Handler.FrameInit.FSOffset=SAI_FS_BEFOREFIRSTBIT; //在slot0的第一位的前一位使能FS,以匹配飛利浦標準 //SLOT設置 SAI1A_Handler.SlotInit.FirstBitOffset=0; //slot偏移(FBOFF)爲0 SAI1A_Handler.SlotInit.SlotSize=SAI_SLOTSIZE_32B; //slot大小爲32位 SAI1A_Handler.SlotInit.SlotNumber=2; //slot數爲2個 SAI1A_Handler.SlotInit.SlotActive=SAI_SLOTACTIVE_0|SAI_SLOTACTIVE_1;//使能slot0和slot1 HAL_SAI_Init(&SAI1A_Handler); //初始化SAI __HAL_SAI_ENABLE(&SAI1A_Handler); //使能SAI }
由上面的WM8979原理圖可知，除了SAI的5條線傳輸信號，還有2條IIC的線用來控制WM8978函數
因此要手工配成輸出模式，本身添加模擬IIC協議。oop
處此以外，請按照開頭連接的例程配置SDIO卡和Fatfs，這些要用到。測試
4.程序講解
因爲該例程代碼較爲繁複，只能點出重點，細節可能會忽略
1，WM8979.C
芯片經過 IIC 接口（MODE=0）鏈接 WM8978，不過 WM8978 的 IIC 接口比較特殊：
1，只支持寫，不支持讀數據； 2，寄存器長度爲 7 位，數據長度爲 9 位。 3，寄存器字節的最低
位用於傳輸數據的最高位（也就是 9 位數據的最高位， 7 位寄存器的最低位）。 WM8978 的 IIC
讀地址固定爲： 0X34。
#include "WM8978.h" #include "IIC.h" #include "stdio.h" //WM8978寄存器值緩存區(總共58個寄存器,0~57),佔用116字節內存 //由於WM8978的IIC操做不支持讀操做,因此在本地保存全部寄存器值 //寫WM8978寄存器時,同步更新到本地寄存器值,讀寄存器時,直接返回本地保存的寄存器值. //注意:WM8978的寄存器值是9位的,因此要用u16來存儲. static uint16_t WM8978_REGVAL_TBL[58]= { 0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0050,0X0000,0X0140,0X0000, 0X0000,0X0000,0X0000,0X00FF,0X00FF,0X0000,0X0100,0X00FF, 0X00FF,0X0000,0X012C,0X002C,0X002C,0X002C,0X002C,0X0000, 0X0032,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000, 0X0038,0X000B,0X0032,0X0000,0X0008,0X000C,0X0093,0X00E9, 0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0003,0X0010,0X0010,0X0100, 0X0100,0X0002,0X0001,0X0001,0X0039,0X0039,0X0039,0X0039, 0X0001,0X0001 }; //WM8978 寫方法 // uint8_t WM8978_Write_Reg(IIC_HandleTypedef * iicHandle, uint8_t Register_Address, uint16_t Data_Byte) { vIIC_Start_Signal(iicHandle); //1. IIC_Start ; 起始信號 vIIC_SendByte(iicHandle, Slave_Address); //2. IIC_Send Device Address(W); 發送設備地址 if(!bIIC_ReadACK(iicHandle)) //3. IIC_ReadAck ; 等待應答 { vIIC_Stop_Signal(iicHandle); return FALSE; } vIIC_SendByte(iicHandle, (Register_Address<<1)|((Data_Byte>>8)&0X01)); //4. IIC_Send Register Address ; 發送要操做的寄存器地址 bIIC_ReadACK(iicHandle); //5. IIC_ReadAck ; 等待應答 vIIC_SendByte(iicHandle, Data_Byte&0XFF); //7. IIC_Send the data to Reg ; 發送操做數據 bIIC_ReadACK(iicHandle); //8. IIC_ReadAck ; 等待應答 vIIC_Stop_Signal(iicHandle); //9. IIC_Stop ; 結束信號 WM8978_REGVAL_TBL[Register_Address]=Data_Byte; //保存寄存器值到本地 return 0; } //WM8978初始化 //返回值:0,初始化正常 // 其餘,錯誤代碼 uint8_t WM8978_Init(IIC_HandleTypedef * iicHandle) { uint8_t res; res=WM8978_Write_Reg(iicHandle,0,0); //軟復位WM8978 if(res)return 1; //發送指令失敗,WM8978異常 //如下爲通用設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,1,0X1B); //R1,MICEN設置爲1(MIC使能),BIASEN設置爲1(模擬器工做),VMIDSEL[1:0]設置爲:11(5K) WM8978_Write_Reg(iicHandle,2,0X1B0); //R2,ROUT1,LOUT1輸出使能(耳機能夠工做),BOOSTENR,BOOSTENL使能 WM8978_Write_Reg(iicHandle,3,0X6C); //R3,LOUT2,ROUT2輸出使能(喇叭工做),RMIX,LMIX使能 WM8978_Write_Reg(iicHandle,6,0); //R6,MCLK由外部提供 WM8978_Write_Reg(iicHandle,43,1<<4); //R43,INVROUT2反向,驅動喇叭 WM8978_Write_Reg(iicHandle,47,1<<8); //R47設置,PGABOOSTL,左通道MIC得到20倍增益 WM8978_Write_Reg(iicHandle,48,1<<8); //R48設置,PGABOOSTR,右通道MIC得到20倍增益 WM8978_Write_Reg(iicHandle,49,1<<1); //R49,TSDEN,開啓過熱保護 WM8978_Write_Reg(iicHandle,49,1<<2); //R49,SPEAKER BOOST,1.5x WM8978_Write_Reg(iicHandle,10,1<<3); //R10,SOFTMUTE關閉,128x採樣,最佳SNR WM8978_Write_Reg(iicHandle,14,1<<3); //R14,ADC 128x採樣率 printf("WM8978 Yes!!!!!!!!!!!\n"); return 0; } //WM8978讀寄存器 //就是讀取本地寄存器值緩衝區內的對應值 //reg:寄存器地址 //返回值:寄存器值 uint16_t WM8978_Read_Reg(uint8_t reg) { return WM8978_REGVAL_TBL[reg]; } //WM8978 DAC/ADC配置 //adcen:adc使能(1)/關閉(0) //dacen:dac使能(1)/關閉(0) void WM8978_ADDA_Cfg(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t dacen,uint8_t adcen) { uint16_t regval; regval=WM8978_Read_Reg(3); //讀取R3 if(dacen) regval|=3<<0; //R3最低2個位設置爲1,開啓DACR&DACL else regval&=~(3<<0); //R3最低2個位清零,關閉DACR&DACL. WM8978_Write_Reg(iicHandle,3,regval); //設置R3 regval=WM8978_Read_Reg(2); //讀取R2 if(adcen)regval|=3<<0; //R2最低2個位設置爲1,開啓ADCR&ADCL else regval&=~(3<<0); //R2最低2個位清零,關閉ADCR&ADCL. WM8978_Write_Reg(iicHandle,2,regval); //設置R2 } //WM8978 AUXR,AUXL(PWM音頻部分)增益設置(AUXR/L-->ADC輸入部分的增益) //gain:0~7,0表示通道禁止,1~7,對應-12dB~6dB,3dB/Step void WM8978_AUX_Gain(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t gain) { uint16_t regval; gain&=0X07; regval=WM8978_Read_Reg(47); //讀取R47 regval&=~(7<<0); //清除原來的設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,47,regval|gain<<0);//設置R47 regval=WM8978_Read_Reg(48); //讀取R48 regval&=~(7<<0); //清除原來的設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,48,regval|gain<<0);//設置R48 } //WM8978 L2/R2(也就是Line In)增益設置(L2/R2-->ADC輸入部分的增益) //gain:0~7,0表示通道禁止,1~7,對應-12dB~6dB,3dB/Step void WM8978_LINEIN_Gain(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t gain) { uint16_t regval; gain&=0X07; regval=WM8978_Read_Reg(47); //讀取R47 regval&=~(7<<4); //清除原來的設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,47,regval|gain<<4);//設置R47 regval=WM8978_Read_Reg(48); //讀取R48 regval&=~(7<<4); //清除原來的設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,48,regval|gain<<4);//設置R48 } void WM8978_MIC_Gain(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t gain) { gain&=0X3F; WM8978_Write_Reg(iicHandle,45,gain); //R45,左通道PGA設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,46,gain|1<<8); //R46,右通道PGA設置 } //設置I2S工做模式 //fmt:0,LSB(右對齊);1,MSB(左對齊);2,飛利浦標準I2S;3,PCM/DSP; //len:0,16位;1,20位;2,24位;3,32位; void WM8978_I2S_Cfg(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t fmt,uint8_t len) { fmt&=0X03; len&=0X03;//限定範圍 WM8978_Write_Reg(iicHandle,4,(fmt<<3)|(len<<5)); //R4,WM8978工做模式設置 } //WM8978 輸入通道配置 //micen:MIC開啓(1)/關閉(0) //lineinen:Line In開啓(1)/關閉(0) //auxen:aux開啓(1)/關閉(0) void WM8978_Input_Cfg(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t micen,uint8_t lineinen,uint8_t auxen) { uint16_t regval; regval=WM8978_Read_Reg(2); //讀取R2 if(micen)regval|=3<<2; //開啓INPPGAENR,INPPGAENL(MIC的PGA放大) else regval&=~(3<<2); //關閉INPPGAENR,INPPGAENL. WM8978_Write_Reg(iicHandle,2,regval); //設置R2 regval=WM8978_Read_Reg(44); //讀取R44 if(micen)regval|=3<<4|3<<0; //開啓LIN2INPPGA,LIP2INPGA,RIN2INPPGA,RIP2INPGA. else regval&=~(3<<4|3<<0); //關閉LIN2INPPGA,LIP2INPGA,RIN2INPPGA,RIP2INPGA. WM8978_Write_Reg(iicHandle,44,regval);//設置R44 if(lineinen) WM8978_LINEIN_Gain(iicHandle,5);//LINE IN 0dB增益 else WM8978_LINEIN_Gain(iicHandle,0); //關閉LINE IN if(auxen) WM8978_AUX_Gain(iicHandle,7);//AUX 6dB增益 else WM8978_AUX_Gain(iicHandle,0); //關閉AUX輸入 } //WM8978 輸出配置 //dacen:DAC輸出(放音)開啓(1)/關閉(0) //bpsen:Bypass輸出(錄音,包括MIC,LINE IN,AUX等)開啓(1)/關閉(0) void WM8978_Output_Cfg(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t dacen,uint8_t bpsen) { uint16_t regval=0; if(dacen) regval|=1<<0; //DAC輸出使能 if(bpsen) { regval|=1<<1; //BYPASS使能 regval|=5<<2; //0dB增益 } WM8978_Write_Reg(iicHandle,50,regval);//R50設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,51,regval);//R51設置 } //設置耳機左右聲道音量 //voll:左聲道音量(0~63) //volr:右聲道音量(0~63) void WM8978_HPvol_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t voll,uint8_t volr) { voll&=0X3F; volr&=0X3F;//限定範圍 if(voll==0)voll|=1<<6;//音量爲0時,直接mute if(volr==0)volr|=1<<6;//音量爲0時,直接mute WM8978_Write_Reg(iicHandle,52,voll); //R52,耳機左聲道音量設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,53,volr|(1<<8)); //R53,耳機右聲道音量設置,同步更新(HPVU=1) } //設置喇叭音量 //voll:左聲道音量(0~63) void WM8978_SPKvol_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t volx) { volx&=0X3F;//限定範圍 if(volx==0)volx|=1<<6;//音量爲0時,直接mute WM8978_Write_Reg(iicHandle,54,volx); //R54,喇叭左聲道音量設置 WM8978_Write_Reg(iicHandle,55,volx|(1<<8)); //R55,喇叭右聲道音量設置,同步更新(SPKVU=1) } //設置3D環繞聲 //depth:0~15(3D強度,0最弱,15最強) void WM8978_3D_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t depth) { depth&=0XF;//限定範圍 WM8978_Write_Reg(iicHandle,41,depth); //R41,3D環繞設置 } //設置EQ/3D做用方向 //dir:0,在ADC起做用 // 1,在DAC起做用(默認) void WM8978_EQ_3D_Dir(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t dir) { uint16_t regval; regval=WM8978_Read_Reg(0X12); if(dir)regval|=1<<8; else regval&=~(1<<8); WM8978_Write_Reg(iicHandle, 18,regval);//R18,EQ1的第9位控制EQ/3D方向 } //設置EQ1 //cfreq:截止頻率,0~3,分別對應:80/105/135/175Hz //gain:增益,0~24,對應-12~+12dB void WM8978_EQ1_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t cfreq,uint8_t gain) { uint16_t regval; cfreq&=0X3;//限定範圍 if(gain>24)gain=24; gain=24-gain; regval=WM8978_Read_Reg(18); regval&=0X100; regval|=cfreq<<5; //設置截止頻率 regval|=gain; //設置增益 WM8978_Write_Reg(iicHandle,18,regval);//R18,EQ1設置 } //設置EQ2 //cfreq:截止頻率,0~3,分別對應:80/105/135/175Hz //gain:增益,0~24,對應-12~+12dB void WM8978_EQ2_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t cfreq,uint8_t gain) { uint16_t regval; cfreq&=0X3;//限定範圍 if(gain>24)gain=24; gain=24-gain; regval|=cfreq<<5; //設置截止頻率 regval|=gain; //設置增益 WM8978_Write_Reg(iicHandle,19,regval);//R18,EQ1設置 } //設置EQ3 //cfreq:截止頻率,0~3,分別對應:80/105/135/175Hz //gain:增益,0~24,對應-12~+12dB void WM8978_EQ3_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t cfreq,uint8_t gain) { uint16_t regval; cfreq&=0X3;//限定範圍 if(gain>24)gain=24; gain=24-gain; regval|=cfreq<<5; //設置截止頻率 regval|=gain; //設置增益 WM8978_Write_Reg(iicHandle,20,regval);//R18,EQ1設置 } //設置EQ4 //cfreq:截止頻率,0~3,分別對應:80/105/135/175Hz //gain:增益,0~24,對應-12~+12dB void WM8978_EQ4_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t cfreq,uint8_t gain) { uint16_t regval; cfreq&=0X3;//限定範圍 if(gain>24)gain=24; gain=24-gain; regval|=cfreq<<5; //設置截止頻率 regval|=gain; //設置增益 WM8978_Write_Reg(iicHandle,21,regval);//R18,EQ1設置 } //設置EQ4 //cfreq:截止頻率,0~3,分別對應:80/105/135/175Hz //gain:增益,0~24,對應-12~+12dB void WM8978_EQ5_Set(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t cfreq,uint8_t gain) { uint16_t regval; cfreq&=0X3;//限定範圍 if(gain>24)gain=24; gain=24-gain; regval|=cfreq<<5; //設置截止頻率 regval|=gain; //設置增益 WM8978_Write_Reg(iicHandle,22,regval);//R18,EQ1設置 }
主函數的WM8978初始化內容
WM8978_Init(&hIIC1); //初始化WM8978
WM8978_HPvol_Set(&hIIC1,100,100); //耳機音量設置
WM8978_SPKvol_Set(&hIIC1,40); //喇叭音量設置
2.SAI.C
在SAI的函數裏除了生成Cube配置出的代碼外，還要添加一些東西，用來開啓DMA通道傳輸，節省CPU資源。
//SAI Block A採樣率設置
//採樣率計算公式:
//MCKDIV!=0: Fs=SAI_CK_x/[512*MCKDIV]
//MCKDIV==0: Fs=SAI_CK_x/256
//SAI_CK_x=(HSE/pllm)*PLLI2SN/PLLI2SQ/(PLLI2SDIVQ+1)
//通常HSE=25Mhz
//pllm:在Stm32_Clock_Init設置的時候肯定，通常是25
//PLLI2SN:通常是192~432
//PLLI2SQ:2~15
//PLLI2SDIVQ:0~31
//MCKDIV:0~15
//SAI A分頻係數表@pllm=25,HSE=25Mhz,即vco輸入頻率爲1Mhz
const uint16_t SAI_PSC_TBL[][5]=
{
{800 ,344,7,0,12}, //8Khz採樣率
{1102,429,2,18,2}, //11.025Khz採樣率
{1600,344,7, 0,6}, //16Khz採樣率
{2205,429,2,18,1}, //22.05Khz採樣率
{3200,344,7, 0,3}, //32Khz採樣率
{4410,429,2,18,0}, //44.1Khz採樣率
{4800,344,7, 0,2}, //48Khz採樣率
{8820,271,2, 2,1}, //88.2Khz採樣率
{9600,344,7, 0,1}, //96Khz採樣率
{17640,271,2,2,0}, //176.4Khz採樣率
{19200,344,7,0,0}, //192Khz採樣率
};
//開啓SAI的DMA功能,HAL庫沒有提供此函數
//所以咱們須要本身操做寄存器編寫一個
void SAIA_DMA_Enable(void)
{
uint32_t tempreg=0;
tempreg=SAI1_Block_A->CR1; //先讀出之前的設置
tempreg|=1<<17; //使能DMA
SAI1_Block_A->CR1=tempreg; //寫入CR1寄存器中
}
//設置SAIA的採樣率(@MCKEN)
//samplerate:採樣率,單位:Hz
//返回值:0,設置成功;1,沒法設置.
uint8_t SAIA_SampleRate_Set(uint32_t samplerate)
{
uint8_t i=0;
RCC_PeriphCLKInitTypeDef RCCSAI1_Sture;
for(i=0;i<(sizeof(SAI_PSC_TBL)/10);i++)//看看改採樣率是否能夠支持
{
if((samplerate/10)==SAI_PSC_TBL[i][0])break;
}
if(i==(sizeof(SAI_PSC_TBL)/10))return 1;//搜遍了也找不到
RCCSAI1_Sture.PeriphClockSelection=RCC_PERIPHCLK_SAI_PLLI2S;//外設時鐘源選擇
RCCSAI1_Sture.PLLI2S.PLLI2SN=(uint32_t)SAI_PSC_TBL[i][1]; //設置PLLI2SN
RCCSAI1_Sture.PLLI2S.PLLI2SQ=(uint32_t)SAI_PSC_TBL[i][2]; //設置PLLI2SQ
//設置PLLI2SDivQ的時候SAI_PSC_TBL[i][3]要加1，由於HAL庫中會在把PLLI2SDivQ賦給寄存器DCKCFGR的時候減1
RCCSAI1_Sture.PLLI2SDivQ=SAI_PSC_TBL[i][3]+1; //設置PLLI2SDIVQ
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCCSAI1_Sture); //設置時鐘
__HAL_RCC_SAI_BLOCKACLKSOURCE_CONFIG(RCC_SAIACLKSOURCE_PLLI2S); //設置SAI1時鐘來源爲PLLI2SQ
__HAL_SAI_DISABLE(&SAI1A_Handler); //關閉SAI
SAI1A_Handler.Init.AudioFrequency=samplerate; //設置播放頻率
HAL_SAI_Init(&SAI1A_Handler); //初始化SAI
SAIA_DMA_Enable(); //開啓SAI的DMA功能
__HAL_SAI_ENABLE(&SAI1A_Handler); //開啓SAI
return 0;
}
//SAIA TX DMA配置
//設置爲雙緩衝模式,並開啓DMA傳輸完成中斷
//buf0:M0AR地址.
//buf1:M1AR地址.
//num:每次傳輸數據量
//width:位寬(存儲器和外設,同時設置),0,8位;1,16位;2,32位;
void SAIA_TX_DMA_Init(uint8_t* buf0,uint8_t *buf1,uint16_t num)
{
uint32_t memwidth=0,perwidth=0; //外設和存儲器位寬
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE(); //使能DMA2時鐘
__HAL_LINKDMA(&SAI1A_Handler,hdmatx,SAI1_TXDMA_Handler); //將DMA與SAI聯繫起來
SAI1_TXDMA_Handler.Instance=DMA2_Stream3; //DMA2數據流3
SAI1_TXDMA_Handler.Init.Channel=DMA_CHANNEL_0; //通道0
SAI1_TXDMA_Handler.Init.Direction=DMA_MEMORY_TO_PERIPH; //存儲器到外設模式
SAI1_TXDMA_Handler.Init.PeriphInc=DMA_PINC_DISABLE; //外設非增量模式
SAI1_TXDMA_Handler.Init.MemInc=DMA_MINC_ENABLE; //存儲器增量模式
SAI1_TXDMA_Handler.Init.PeriphDataAlignment=DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; //外設數據長度:16/32位
SAI1_TXDMA_Handler.Init.MemDataAlignment=DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; //存儲器數據長度:16/32位
SAI1_TXDMA_Handler.Init.Mode=DMA_CIRCULAR; //使用循環模式
SAI1_TXDMA_Handler.Init.Priority=DMA_PRIORITY_HIGH; //高優先級
SAI1_TXDMA_Handler.Init.FIFOMode=DMA_FIFOMODE_DISABLE; //不使用FIFO
// SAI1_TXDMA_Handler.Init.MemBurst=DMA_MBURST_SINGLE; //存儲器單次突發傳輸
// SAI1_TXDMA_Handler.Init.PeriphBurst=DMA_PBURST_SINGLE; //外設突發單次傳輸
HAL_DMA_DeInit(&SAI1_TXDMA_Handler); //先清除之前的設置
HAL_DMA_Init(&SAI1_TXDMA_Handler); //初始化DMA
HAL_DMAEx_MultiBufferStart(&SAI1_TXDMA_Handler,(uint32_t)buf0,(uint32_t)&SAI1_Block_A->DR,(uint32_t)buf1,num);//開啓雙緩衝
__HAL_DMA_DISABLE(&SAI1_TXDMA_Handler); //先關閉DMA
HAL_Delay(10); //10us延時，防止-O2優化出問題
__HAL_DMA_ENABLE_IT(&SAI1_TXDMA_Handler,DMA_IT_TC); //開啓傳輸完成中斷
__HAL_DMA_CLEAR_FLAG(&SAI1_TXDMA_Handler,DMA_FLAG_TCIF3_7); //清除DMA傳輸完成中斷標誌位
HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream3_IRQn,0,0); //DMA中斷優先級
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream3_IRQn);
}
//SAI DMA回調函數指針
void (*sai_tx_callback)(void); //TX回調函數
//DMA2_Stream3中斷服務函數
void DMA2_Stream3_IRQHandler(void)
{
if(__HAL_DMA_GET_FLAG(&SAI1_TXDMA_Handler,DMA_FLAG_TCIF3_7)!=RESET) //DMA傳輸完成
{
__HAL_DMA_CLEAR_FLAG(&SAI1_TXDMA_Handler,DMA_FLAG_TCIF3_7); //清除DMA傳輸完成中斷標誌位
sai_tx_callback(); //執行回調函數,讀取數據等操做在這裏面處理
}
}
//SAI開始播放
void SAI_Play_Start(void)
{
__HAL_DMA_ENABLE(&SAI1_TXDMA_Handler);//開啓DMA TX傳輸
}
//關閉I2S播放
void SAI_Play_Stop(void)
{
__HAL_DMA_DISABLE(&SAI1_TXDMA_Handler); //結束播放
}
3.audioplay.C
該部分的函數功能是讀取SD卡的數據，若是是WAV文件就傳輸到WAV.C解碼，並控制音頻播放
#define FILE_MAX_TYPE_NUM 7 //最多FILE_MAX_TYPE_NUM個大類 #define FILE_MAX_SUBT_NUM 4 //最多FILE_MAX_SUBT_NUM個小類 //音樂播放控制器 __audiodev audiodev; uint8_t *const FILE_TYPE_TBL[FILE_MAX_TYPE_NUM][FILE_MAX_SUBT_NUM]= { {"BIN"}, //BIN文件 {"LRC"}, //LRC文件 {"NES","SMS"}, //NES/SMS文件 {"TXT","C","H"}, //文本文件 {"WAV","MP3","APE","FLAC"},//支持的音樂文件 {"BMP","JPG","JPEG","GIF"},//圖片文件 {"AVI"}, //視頻文件 }; //將小寫字母轉爲大寫字母,若是是數字,則保持不變. uint8_t char_upper(uint8_t c) { if(c<'A')return c;//數字,保持不變. if(c>='a')return c-0x20;//變爲大寫. else return c;//大寫,保持不變 } //報告文件的類型 //fname:文件名 //返回值:0XFF,表示沒法識別的文件類型編號. // 其餘,高四位表示所屬大類,低四位表示所屬小類. uint8_t f_typetell(uint8_t *fname) { uint8_t tbuf[5]; uint8_t *attr='\0';//後綴名 uint8_t i=0,j; while(i<250) { i++; if(*fname=='\0')break;//偏移到了最後了. fname++; } if(i==250)return 0XFF;//錯誤的字符串. for(i=0;i<5;i++)//獲得後綴名 { fname--; if(*fname=='.') { fname++; attr=fname; break; } } strcpy((char *)tbuf,(const char*)attr);//copy for(i=0;i<4;i++)tbuf[i]=char_upper(tbuf[i]);//所有變爲大寫 for(i=0;i<FILE_MAX_TYPE_NUM;i++) //大類對比 { for(j=0;j<FILE_MAX_SUBT_NUM;j++)//子類對比 { if(*FILE_TYPE_TBL[i][j]==0)break;//此組已經沒有可對比的成員了. if(strcmp((const char *)FILE_TYPE_TBL[i][j],(const char *)tbuf)==0)//找到了 { return (i<<4)|j; } } } return 0XFF;//沒找到 } //開始音頻播放 void audio_start(void) { audiodev.status=3<<0;//開始播放+非暫停 SAI_Play_Start(); } //關閉音頻播放 void audio_stop(void) { audiodev.status=0; SAI_Play_Stop(); } //獲得path路徑下,目標文件的總個數 //path:路徑 //返回值:總有效文件數 uint16_t audio_get_tnum(uint8_t *path) { uint8_t res; uint16_t rval=0; DIR tdir; //臨時目錄 FILINFO* tfileinfo; //臨時文件信息 tfileinfo=(FILINFO*)malloc_allot(sizeof(FILINFO));//申請內存 res=f_opendir(&tdir,(const TCHAR*)path); //打開目錄 if(res==FR_OK&&tfileinfo) { while(1)//查詢總的有效文件數 { res=f_readdir(&tdir,tfileinfo); //讀取目錄下的一個文件 if(res!=FR_OK||tfileinfo->fname[0]==0) { printf("文件讀取出錯:%d\n",res); break; } //錯誤了/到末尾了,退出 res=f_typetell((uint8_t*)tfileinfo->fname); if((res&0XF0)==0X40)//取高四位,看看是否是音樂文件 { rval++;//有效文件數增長1 } } } malloc_Outfree(tfileinfo);//釋放內存 return rval; } //顯示曲目索引 //index:當前索引 //total:總文件數 void audio_index_show(uint16_t index,uint16_t total) { //顯示當前曲目的索引,及總曲目數 printf("%d / %d\n",index,total); } //顯示播放時間,比特率 信息 //totsec;音頻文件總時間長度 //cursec:當前播放時間 //bitrate:比特率(位速) void audio_msg_show(uint32_t totsec,uint32_t cursec,uint32_t bitrate) { static uint16_t playtime=0XFFFF;//播放時間標記 if(playtime!=cursec) //須要更新顯示時間 { playtime=cursec; //顯示播放時間 printf("播放時間 %f / %d",(float)playtime/60,playtime%60); //顯示總時間 printf("總時間 %d / %d",totsec/60,totsec%60); //顯示位率 printf("位率%d",bitrate/1000); } } //播放某個音頻文件 uint8_t audio_play_song(IIC_HandleTypedef * iicHandle,uint8_t* fname) { uint8_t res; res=f_typetell(fname); switch(res) { case T_WAV: res=wav_play_song(iicHandle,fname); break; default://其餘文件,自動跳轉到下一曲 printf("can't play:%s no wav\r\n",fname); res=KEY0_PRES; break; } return res; } //播放音樂 void audio_play(IIC_HandleTypedef * iicHandle) { uint8_t res; DIR wavdir; //目錄 FILINFO *wavfileinfo;//文件信息 uint8_t *pname; //帶路徑的文件名 uint16_t totwavnum; //音樂文件總數 uint16_t curindex; //當前索引 uint8_t key; //鍵值 uint32_t temp; uint32_t *wavoffsettbl; //音樂offset索引表 WM8978_ADDA_Cfg(iicHandle,1,0); //開啓DAC WM8978_Input_Cfg(iicHandle,0,0,0);//關閉輸入通道 WM8978_Output_Cfg(iicHandle,1,0); //開啓DAC輸出 while(f_opendir(&wavdir,"0:/MUSIC"))//打開音樂文件夾 { } totwavnum=audio_get_tnum("0:/MUSIC"); //獲得總有效文件數 while(totwavnum==NULL)//音樂文件總數爲0 { } wavfileinfo=(FILINFO*)malloc_allot(sizeof(FILINFO)); //申請內存 pname=malloc_allot(_MAX_LFN*2+1); //爲帶路徑的文件名分配內存 wavoffsettbl=malloc_allot(4*totwavnum); //申請4*totwavnum個字節的內存,用於存放音樂文件off block索引 while(!wavfileinfo||!pname||!wavoffsettbl)//內存分配出錯 { } //記錄索引 res=f_opendir(&wavdir,"0:/MUSIC"); //打開目錄 if(res==FR_OK) { curindex=0; //當前索引爲0 while(1) //所有查詢一遍 { temp=wavdir.dptr; //記錄當前index res=f_readdir(&wavdir,wavfileinfo); //讀取目錄下的一個文件 if(res!=FR_OK||wavfileinfo->fname[0]==0) break; //錯誤了/到末尾了,退出 res=f_typetell((uint8_t*)wavfileinfo->fname); if((res&0XF0)==0X40)//取高四位,看看是否是音樂文件 { wavoffsettbl[curindex]=temp;//記錄索引 curindex++; } } } curindex=0; //從0開始顯示 res=f_opendir(&wavdir,(const TCHAR*)"0:/MUSIC"); //打開目錄 printf("打開錯誤：%d\n",res); while(res==FR_OK)//打開成功 { // dir_sdi(&wavdir,wavoffsettbl[curindex]); //改變當前目錄索引 res=f_readdir(&wavdir,wavfileinfo); //讀取目錄下的一個文件 if(res!=FR_OK||wavfileinfo->fname[0]==0) { printf("文件讀取出錯:%d\n",res); break; } //錯誤了/到末尾了,退出 strcpy((char*)pname,"0:/MUSIC/"); //複製路徑(目錄) strcat((char*)pname,(const char*)wavfileinfo->fname); //將文件名接在後面 audio_index_show(curindex+1,totwavnum); key=audio_play_song(iicHandle,pname); //播放這個音頻文件 if(key==KEY2_PRES) //上一曲 { printf("上一曲"); if(curindex) curindex--; else curindex=totwavnum-1; } else if(key==KEY0_PRES)//下一曲 { printf("下一曲"); curindex++; if(curindex>=totwavnum) curindex=0;//到末尾的時候,自動從頭開始 } else { printf("有錯誤產生!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n"); break; //產生了錯誤 } } malloc_Outfree(wavfileinfo); //釋放內存 malloc_Outfree(pname); //釋放內存 malloc_Outfree(wavoffsettbl); //釋放內存 }
audioplay.h
//---------------------------------------------- // // Structure // //---------------------------------------------- typedef __packed struct { //2個SAI解碼的BUF uint8_t *saibuf1; uint8_t *saibuf2; uint8_t *tbuf; //零時數組,僅在24bit解碼的時候須要用到 FIL *file; //音頻文件指針 uint8_t status; //bit0:0,暫停播放;1,繼續播放 //bit1:0,結束播放;1,開啓播放 }__audiodev; extern __audiodev audiodev; //音樂播放控制器 //---------------------------------------------- // // define // //---------------------------------------------- #define T_WAV 0X40 //WAV文件
4.WAV.c
該部分的函數用於解碼WAV文件，而後經過SAI協議傳輸到WM8978播放。
__wavctrl wavctrl; //WAV控制結構體 vu8 wavtransferend=0; //sai傳輸完成標誌 vu8 wavwitchbuf=0; //saibufx指示標誌 //WAV解析初始化 //fname:文件路徑+文件名 //wavx:wav 信息存放結構體指針 //返回值:0,成功;1,打開文件失敗;2,非WAV文件;3,DATA區域未找到. u8 wav_decode_init(u8* 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 { printf("內存申請成功 \n"); res=f_open(ftemp,(TCHAR*)fname,FA_READ);//打開文件 if(res==FR_OK) { printf("打開文件成功\n"); f_read(ftemp,buf,512,&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 fact=(ChunkFACT *)(buf+12+8+fmt->ChunkSize); //讀取FACT塊 if(fact->ChunkID==0X74636166||fact->ChunkID==0X5453494C) wavx->datastart=12+8+fmt->ChunkSize+8+fact->ChunkSize;//具備fact/LIST塊的時候(未測試) 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; //獲得位速 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 { printf("data區域未找到\n"); res=3;//data區域未找到. } } else { printf("非wav文件\n"); res=2;//非wav文件 } } else { printf("打開文件錯誤\n"); res=1; } } f_close(ftemp); myfree(ftemp);//釋放內存 myfree(buf); return 0; } //填充buf //buf:數據區 //size:填充數據量 //bits:位數(16/24) //返回值:讀到的數據個數 u32 wav_buffill(u8 *buf,u16 size,u8 bits) { u16 readlen=0; u32 bread; u16 i; u32 *p,*pbuf; if(bits==24)//24bit音頻,須要處理一下 { readlen=(size/4)*3; //這次要讀取的字節數 f_read(audiodev.file,audiodev.tbuf,readlen,(UINT*)&bread);//讀取數據 pbuf=(u32*)buf; for(i=0;i<size/4;i++) { p=(u32*)(audiodev.tbuf+i*3); pbuf[i]=p[0]; } bread=(bread*4)/3; //填充後的大小. } else { f_read(audiodev.file,buf,size,(UINT*)&bread);//16bit音頻,直接讀取數據 if(bread<size)//不夠數據了,補充0 { for(i=bread;i<size-bread;i++)buf[i]=0; } } return bread; } //WAV播放時,SAI DMA傳輸回調函數 void wav_sai_dma_tx_callback(void) { u16 i; if(DMA2_Stream3->CR&(1<<19)) { wavwitchbuf=0; if((audiodev.status&0X01)==0) { for(i=0;i<WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE;i++)//暫停 { audiodev.saibuf1[i]=0;//填充0 } } }else { wavwitchbuf=1; if((audiodev.status&0X01)==0) { for(i=0;i<WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE;i++)//暫停 { audiodev.saibuf2[i]=0;//填充0 } } } wavtransferend=1; } //獲得當前播放時間 //fx:文件指針 //wavx:wav播放控制器 void wav_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; //獲得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? } //播放某個WAV文件 //fname:wav文件路徑. //返回值: //KEY0_PRES:下一曲 //KEY1_PRES:上一曲 //其餘:錯誤 u8 wav_play_song(IIC_HandleTypedef * iicHandle,u8* fname) { uint8_t key; uint8_t t=0; uint8_t res; uint32_t fillnum; audiodev.file=(FIL*)mymalloc(sizeof(FIL)); audiodev.saibuf1=mymalloc(WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE); audiodev.saibuf2=mymalloc(WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE); audiodev.tbuf=mymalloc(WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE); if(audiodev.file&&audiodev.saibuf1&&audiodev.saibuf2&&audiodev.tbuf) { res=wav_decode_init(fname,&wavctrl);//獲得文件的信息 printf("文件的信息:%d",res); if(res==0)//解析文件成功 { WM8978_I2S_Cfg(iicHandle,2,0); //飛利浦標準,16位數據長度 SAIA_Init(SAI_MODEMASTER_TX,SAI_CLOCKSTROBING_RISINGEDGE,SAI_DATASIZE_16); SAIA_SampleRate_Set(wavctrl.samplerate);//設置採樣率 SAIA_TX_DMA_Init(audiodev.saibuf1,audiodev.saibuf2,WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE/2); //配置TX DMA,16位 // else if(wavctrl.bps==24) // { // WM8978_I2S_Cfg(iicHandle,2,2); //飛利浦標準,24位數據長度 // SAIA_Init(SAI_MODEMASTER_TX,SAI_CLOCKSTROBING_RISINGEDGE,SAI_DATASIZE_24); // SAIA_SampleRate_Set(wavctrl.samplerate);//設置採樣率 // SAIA_TX_DMA_Init(audiodev.saibuf1,audiodev.saibuf2,WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE/4); //配置TX DMA,32位 // } sai_tx_callback= wav_sai_dma_tx_callback; //回調函數指wav_sai_dma_callback audio_stop(); res=f_open(audiodev.file,(TCHAR*)fname,FA_READ); //打開文件 if(res==0) { f_lseek(audiodev.file, wavctrl.datastart); //跳過文件頭 fillnum=wav_buffill(audiodev.saibuf1,WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE,wavctrl.bps); fillnum=wav_buffill(audiodev.saibuf2,WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE,wavctrl.bps); audio_start(); while(res==0) { while(wavtransferend==0);//等待wav傳輸完成; wavtransferend=0; if(fillnum!=WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE)//播放結束? { res=KEY0_PRES; break; } if(wavwitchbuf) fillnum=wav_buffill(audiodev.saibuf2,WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE,wavctrl.bps);//填充buf2 else fillnum=wav_buffill(audiodev.saibuf1,WAV_SAI_TX_DMA_BUFSIZE,wavctrl.bps);//填充buf1 while(1) { key=KEY_Scan(0); if(key==WKUP_PRES)//暫停 { if(audiodev.status&0X01) audiodev.status&=~(1<<0); else audiodev.status|=0X01; } if(key==KEY2_PRES||key==KEY0_PRES)//下一曲/上一曲 { res=key; break; } wav_get_curtime(audiodev.file,&wavctrl);//獲得總時間和當前播放的時間 //audio_msg_show(wavctrl.totsec,wavctrl.cursec,wavctrl.bitrate); t++; if((audiodev.status&0X01)==0) HAL_Delay(4); else break; } } audio_stop(); }else res=0XFF; }else res=0XFF; }else res=0XFF; myfree(audiodev.tbuf); //釋放內存 myfree(audiodev.saibuf1);//釋放內存 myfree(audiodev.saibuf2);//釋放內存 myfree(audiodev.file); //釋放內存 return res; }
下面有請原子哥給咱們講解WAV文件的組成
4.測試
按下面添加好初始化函數後，就能夠放歌了
/* USER CODE BEGIN 2 */ HAL_SD_Init(&hsd); HAL_SD_InitCard(&hsd); vIIC_Handle_Init(&hIIC1,IIC_SCL_GPIO_Port,IIC_SCL_Pin,IIC_SDA_GPIO_Port,IIC_SDA_Pin); WM8978_Init(&hIIC1); WM8978_SPKvol_Set(&hIIC1,40); WM8978_HPvol_Set(&hIIC1,40,40); //耳機音量設置 SDFatFS=(FATFS*)malloc_allot(sizeof(FATFS)); //爲SD卡的文件參數申請內存空間 retSD=f_mount(SDFatFS, "0:/",0); //掛載文件卷0 KEY_Init(); //初始化按鍵 /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ audio_play(&hIIC1); }
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