《ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6》第四十一章音乐播放器实验

正点原子运营

第四十一章音乐播放器实验

1）实验平台：正点原子DNESP32S3开发板

2）章节摘自【正点原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6

3）购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子DNESP32S3开发板技术交流群：132780729

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(ResourceInterchange 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：

1. typedef__PACKED_STRUCT
   
2. {
   
3.     uint32_t ChunkID;        /*chunk id;这里固定为"RIFF",即0X46464952*/
   
4.     uint32_t ChunkSize;     /* 集合大小;文件总大小-8 */
   
5.     uint32_t Format;         /* 格式;WAVE,即0X45564157 */
   
6. }ChunkRIFF;                 /*RIFF块 */

复制代码

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：

1. typedef__PACKED_STRUCT
   
2. {
   
3.     uint32_t ChunkID;            /*chunk id;这里固定为"fmt ",即0X20746D66*/
   
4.     uint32_t ChunkSize ;         /* 子集合大小(不包括ID和Size);这里为:20. */
   
5.     uint16_t AudioFormat;        /* 音频格式;0X01,表示线性PCM;0X11表示IMA ADPCM */
   
6.     uint16_t NumOfChannels;     /* 通道数量;1,表示单声道;2,表示双声道; */
   
7.     uint32_t SampleRate;         /* 采样率;0X1F40,表示8Khz */
   
8.     uint32_t ByteRate;           /* /字节速率; */
   
9.     uint16_t BlockAlign;         /* 块对齐(字节); */
   
10.     uint16_t BitsPerSample;     /* 单个采样数据大小;4位ADPCM,设置为4 */
    
11. }ChunkFMT;                         /* fmt块 */

复制代码

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：

1. typedef__PACKED_STRUCT
   
2. {
   
3.     uint32_t ChunkID;             /*chunk id;这里固定为"fact",即0X74636166;*/
   
4.     uint32_t ChunkSize ;         /* 子集合大小(不包括ID和Size);这里为:4. */
   
5.     uint32_t NumOfSamples;       /* 采样的数量; */
   
6. }ChunkFACT;                        /*fact块 */

复制代码

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：

1. typedef__PACKED_STRUCT
   
2. {
   
3.     uint32_t ChunkID;            /*chunk id;这里固定为"data",即0X5453494C*/
   
4.     uint32_t ChunkSize;          /* 子集合大小(不包括ID和Size) */
   
5. }ChunkDATA;                        /* data块 */

复制代码

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。

PCM­to&#173DM 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。

PDM­to&#173CM 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：

1. #include"driver/i2s.h"
   
2. #include"driver/i2s_std.h"
   
3. #include"driver/i2s_pdm.h"

复制代码

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：

1. esp_err_ti2s_set_pin(i2s_port_t i2s_num, consti2s_pin_config_t *pin);

复制代码

该函数的形参描述如下表所示：

表41.3.2.1i2s_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41.3.2.3i2s_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：

1. esp_err_ti2s_driver_install(i2s_port_t i2s_num,
   
2.                              consti2s_config_t *i2s_config,
   
3.                              intqueue_size,
   
4.                              void *i2s_queue);

复制代码

该函数的形参描述如下表所示：

表41.3.2.4i2s_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：

1. esp_err_ti2s_zero_dma_buffer(i2s_port_t i2s_num);

复制代码

该函数的形参描述如下表所示：

表41.3.2.6i2s_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：

1. #defineI2S_NUM       (I2S_NUM_0)         /*I2S端口 */
   
2. #defineI2S_BCK_IO    (GPIO_NUM_46)     /* 设置串行时钟引脚，ES8388_SCLK */
   
3. #defineI2S_WS_IO     (GPIO_NUM_9)          /* 设置左右声道的时钟引脚，ES8388_LRCK */
   
4. #defineI2S_DO_IO     (GPIO_NUM_10)     /* ES8388_SDOUT */
   
5. #define I2S_DI_IO    (GPIO_NUM_14)         /*ES8388_SDIN */
   
6. #defineIS2_MCLK_IO   (GPIO_NUM_3)           /* ES8388_MCLK */
   
7. #defineSAMPLE_RATE   (44100)               /* 采样率 */

复制代码

接下来开始介绍i2s.c，主要是I²S的初始化代码如下：

1. /* I2S默认配置 */
   
2. #defineI2S_CONFIG_DEFAULT() { \
   
3.     .mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER |I2S_MODE_TX | I2S_MODE_RX),     \
   
4.     .sample_rate = SAMPLE_RATE,                                                   \
   
5.     .bits_per_sample =I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT,                              \
   
6.     .channel_format =I2S_CHANNEL_FMT_RIGHT_LEFT,                              \
   
7.     .communication_format =I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S,                       \
   
8.     .intr_alloc_flags = 0,                                                        \
   
9.     .dma_buf_count = 8,                                                            \
   
10.     .dma_buf_len = 256,                                                            \
    
11.     .use_apll = false                                                              \
    
12. }
    
13. /**
    
14. * @brief      初始化I2S
    
15. * @param      无
    
16. * @retval     ESP_OK:初始化成功;其他:失败
    
17. */
    
18. esp_err_t i2s_init(void)
    
19. {
    
20.     esp_err_t ret_val =ESP_OK;
    
21.     i2s_pin_config_t pin_config = {
    
22.         .bck_io_num= I2S_BCK_IO,
    
23.         .ws_io_num= I2S_WS_IO,
    
24.         .data_out_num= I2S_DO_IO,
    
25.         .data_in_num= I2S_DI_IO,
    
26.         .mck_io_num= IS2_MCLK_IO,
    
27.     };
    
28.    
    
29.     i2s_config_t i2s_config =I2S_CONFIG_DEFAULT();
    
30.     i2s_config.sample_rate= SAMPLE_RATE;
    
31.     i2s_config.bits_per_sample= I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT;
    
32.     i2s_config.use_apll= true;
    
33.     ret_val |=i2s_driver_install(I2S_NUM, &i2s_config, 0, NULL);
    
34.     ret_val |=i2s_set_pin(I2S_NUM, &pin_config);
    
35.     ret_val |=i2s_zero_dma_buffer(I2S_NUM);
    
36.     return ret_val;
    
37. }
    
38. /**
    
39. * @brief      I2S TRX启动
    
40. * @param      无
    
41. * @retval     无
    
42. */
    
43. voidi2s_trx_start(void)
    
44. {
    
45.     i2s_start(I2S_NUM);
    
46. }
    
47. /**
    
48. * @brief      I2S TRX停止
    
49. * @param      无
    
50. * @retval     无
    
51. */
    
52. voidi2s_trx_stop(void)
    
53. {
    
54.     i2s_stop(I2S_NUM);
    
55. }
    
56. /**
    
57. * @brief      I2S卸载
    
58. * @param      无
    
59. * @retval     无
    
60. */
    
61. voidi2s_deinit(void)
    
62. {
    
63.     i2s_driver_uninstall(I2S_NUM);
    
64. }
    
65. /**
    
66. * @brief      设置采样率
    
67. * @param      sampleRate  : 采样率
    
68. * @param      bits_sample :位宽
    
69. * @retval     无
    
70. */
    
71. voidi2s_set_samplerate_bits_sample(intsamplerate,int bits_sample)
    
72. {
    
73.     i2s_set_clk(I2S_NUM,samplerate,bits_sample,I2S_CHANNEL_STEREO);
    
74. }
    
75. /**
    
76. * @brief      I2S传输数据
    
77. * @param      buffer: 数据存储区的首地址
    
78. * @param      frame_size: 数据大小
    
79. * @retval     无
    
80. */
    
81. size_ti2s_tx_write(uint8_t *buffer, uint32_tframe_size)
    
82. {
    
83.     size_t bytes_written;
    
84.     i2s_write(I2S_NUM,buffer, frame_size, &bytes_written, 100);
    
85.     return bytes_written;
    
86. }
    
87. /**
    
88. * @brief      I2S读取数据
    
89. * @param      buffer: 读取数据存储区的首地址
    
90. * @param      frame_size: 读取数据大小
    
91. * @retval     无
    
92. */
    
93. size_ti2s_rx_read(uint8_t *buffer, uint32_tframe_size)
    
94. {
    
95.     size_t bytes_written;
    
96.     i2s_read(I2S_NUM,buffer, frame_size, &bytes_written, 1000);
    
97.     return bytes_written;
    
98. }

复制代码

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：

1. /**
   
2. * @brief      ES8388初始化
   
3. * @param      无
   
4. * @retval     0,初始化正常
   
5. *              其他,错误代码
   
6. */
   
7. uint8_tes8388_init(i2c_obj_t self)
   
8. {
   
9.     esp_err_t ret_val =ESP_OK;
   
10.     if (self.init_flag== ESP_FAIL)
    
11.     {
    
12.         /* 初始化IIC */
    
13.         iic_init(I2C_NUM_0);
    
14.     }
    
15.     es8388_i2c_master = self;
    
16.     /* 软复位ES8388*/
    
17.     ret_val |=es8388_write_reg(0, 0x80);
    
18.     ret_val |=es8388_write_reg(0, 0x00);
    
19.     /* 等待复位 */
    
20.     vTaskDelay(100);
    
21.     ret_val |=es8388_write_reg(0x01, 0x58);
    
22.     ret_val |=es8388_write_reg(0x01, 0x50);
    
23.     ret_val |=es8388_write_reg(0x02, 0xF3);
    
24.     ret_val |=es8388_write_reg(0x02, 0xF0);
    
25.     /* 麦克风偏置电源关闭 */
    
26.     ret_val |=es8388_write_reg(0x03, 0x09);
    
27.     /* 使能参考 500K驱动使能 */
    
28.     ret_val |=es8388_write_reg(0x00, 0x06);
    
29.     /* DAC电源管理，不打开任何通道 */
    
30.     ret_val |=es8388_write_reg(0x04, 0x00);
    
31.     /* MCLK不分频 */
    
32.     ret_val |=es8388_write_reg(0x08, 0x00);
    
33.     /* DAC控制 DACLRC与ADCLRC相同 */
    
34.     ret_val |=es8388_write_reg(0x2B, 0x80);
    
35.     /* ADC L/R PGA增益配置为+24dB */
    
36.     ret_val |=es8388_write_reg(0x09, 0x88);
    
37.     /* ADC数据选择为left data = left ADC, right data=left ADC音频数据为16bit */
    
38.     ret_val |=es8388_write_reg(0x0C, 0x4C);
    
39.     /* ADC配置 MCLK/采样率=256 */
    
40.     ret_val |=es8388_write_reg(0x0D, 0x02);
    
41.     /* ADC数字音量控制将信号衰减 L 设置为最小！！！ */
    
42.     ret_val |=es8388_write_reg(0x10, 0x00);
    
43.     /* ADC数字音量控制将信号衰减 R 设置为最小！！！ */
    
44.     ret_val |=es8388_write_reg(0x11, 0x00);
    
45.     /* DAC 音频数据为16bit */
    
46.     ret_val |=es8388_write_reg(0x17, 0x18);
    
47.     /* DAC 配置 MCLK/采样率=256 */
    
48.     ret_val |=es8388_write_reg(0x18, 0x02);
    
49.     /* DAC数字音量控制将信号衰减 L 设置为最小！！！ */
    
50.     ret_val |=es8388_write_reg(0x1A, 0x00);
    
51.     /* DAC数字音量控制将信号衰减 R 设置为最小！！！ */
    
52.     ret_val |=es8388_write_reg(0x1B, 0x00);
    
53.     /* L混频器 */
    
54.     ret_val |=es8388_write_reg(0x27, 0xB8);
    
55.     /* R混频器 */
    
56.     ret_val |=es8388_write_reg(0x2A, 0xB8);
    
57.     vTaskDelay(100);
    
58.     if (ret_val!= ESP_OK)
    
59.     {
    
60.         while(1)
    
61.         {
    
62.             printf("ES8388初始化失败！！！\r\n");
    
63.             vTaskDelay(500);
    
64.         }
    
65.     }
    
66.     else
    
67.     {
    
68.         printf("ES8388初始化成功！！！\r\n");
    
69.     }
    
70.    
    
71.     return 0;
    
72. }
    
73. /**
    
74. * @brief      IIC写入函数
    
75. * @param      slave_addr:ES8388地址
    
76. * @param      reg_add:寄存器地址
    
77. * @param      data:写入的数据
    
78. * @retval     无
    
79. */
    
80. esp_err_t es8388_write_reg(uint8_treg_addr, uint8_t data)
    
81. {
    
82.     i2c_buf_t buf[2] = {
    
83.         {.len = 1, .buf = ®_addr},
    
84.         {.len = 1, .buf = &data},
    
85.     };
    
86.     i2c_transfer(&es8388_i2c_master,ES8388_ADDR >> 1, 2, buf,I2C_FLAG_STOP);
    
87.     return ESP_OK;
    
88. }
    
89. /**
    
90. * @brief      读取数据
    
91. * @param      reg_add:寄存器地址
    
92. * @param      p_data:读取的数据
    
93. * @retval     无
    
94. */
    
95. esp_err_tes8388_read_reg(uint8_t reg_addr, uint8_t *pdata)
    
96. {
    
97.     i2c_buf_t buf[2] = {
    
98.         {.len = 1, .buf = ®_addr},
    
99.         {.len = 1, .buf = pdata},
    
100.     };
     
101.     i2c_transfer(&es8388_i2c_master,ES8388_ADDR >> 1, 2, buf,I2C_FLAG_WRITE|
     
102.                                                                          I2C_FLAG_READ |
     
103.                                                                          I2C_FLAG_STOP);
     
104.     return ESP_OK;
     
105. }
     
106. /**
     
107. * @brief      设置ES8388工作模式
     
108. * @param      fmt : 工作模式
     
109. * @arg        0, 飞利浦标准I2S;
     
110. * @arg        1, MSB(左对齐);
     
111. * @arg        2, LSB(右对齐);
     
112. * @arg        3, PCM/DSP
     
113. * @param      len : 数据长度
     
114. * @arg        0, 24bit
     
115. * @arg        1, 20bit
     
116. * @arg        2, 18bit
     
117. * @arg        3, 16bit
     
118. * @arg        4, 32bit
     
119. * @retval     无
     
120. */
     
121. voides8388_sai_cfg(uint8_t fmt, uint8_t len)
     
122. {
     
123.     fmt &= 0x03;
     
124.     len &= 0x07;    /* 限定范围 */
     
125.     es8388_write_reg(23, (fmt << 1) | (len << 3));  /* R23,ES8388工作模式设置 */
     
126. }
     
127. /**
     
128. * @brief      设置耳机音量
     
129. * @param      volume : 音量大小(0 ~ 33)
     
130. * @retval     无
     
131. */
     
132. voides8388_hpvol_set(uint8_t volume)
     
133. {
     
134.     if (volume> 33)
     
135.     {
     
136.         volume = 33;
     
137.     }
     
138.    
     
139.     es8388_write_reg(0x2E,volume);
     
140.     es8388_write_reg(0x2F,volume);
     
141. }
     
142. /**
     
143. * @brief      设置喇叭音量
     
144. * @param      volume : 音量大小(0 ~ 33)
     
145. * @retval     无
     
146. */
     
147. voides8388_spkvol_set(uint8_t volume)
     
148. {
     
149.     if (volume> 33)
     
150.     {
     
151.         volume = 33;
     
152.     }
     
153.    
     
154.     es8388_write_reg(0x30,volume);
     
155.     es8388_write_reg(0x31,volume);
     
156. }
     
157. /**
     
158. * @brief      设置3D环绕声
     
159. * @param      depth : 0 ~ 7(3D强度,0关闭,7最强)
     
160. * @retval     无
     
161. */
     
162. voides8388_3d_set(uint8_t depth)
     
163. {
     
164.     depth &= 0x7;       /* 限定范围 */
     
165.     es8388_write_reg(0x1D, depth<< 2);    /* R7,3D环绕设置 */
     
166. }
     
167. /**
     
168. * @brief      ES8388 DAC/ADC配置
     
169. * @param      dacen : dac使能(1)/关闭(0)
     
170. * @param      adcen : adc使能(1)/关闭(0)
     
171. * @retval     无
     
172. */
     
173. voides8388_adda_cfg(uint8_t dacen, uint8_t adcen)
     
174. {
     
175.     uint8_t tempreg = 0;
     
176.    
     
177.     tempreg |= ((!dacen) << 0);
     
178.     tempreg |= ((!adcen) << 1);
     
179.     tempreg |= ((!dacen) << 2);
     
180.     tempreg |= ((!adcen) << 3);
     
181.     es8388_write_reg(0x02,tempreg);
     
182. }
     
183. /**
     
184. * @brief      ES8388 DAC输出通道配置
     
185. * @param      o1en : 通道1使能(1)/禁止(0)
     
186. * @param      o2en : 通道2使能(1)/禁止(0)
     
187. * @retval     无
     
188. */
     
189. voides8388_output_cfg(uint8_t o1en, uint8_t o2en)
     
190. {
     
191.     uint8_t tempreg = 0;
     
192.     tempreg |= o1en * (3 << 4);
     
193.     tempreg |= o2en * (3 << 2);
     
194.     es8388_write_reg(0x04,tempreg);
     
195. }
     
196. /**
     
197. * @brief      ES8388 MIC增益设置(MIC PGA增益)
     
198. * @param      gain : 0~8, 对应0~24dB  3dB/Step
     
199. * @retval     无
     
200. */
     
201. voides8388_mic_gain(uint8_t gain)
     
202. {
     
203.     gain &= 0x0F;
     
204.     gain |= gain << 4;
     
205.     es8388_write_reg(0x09, gain);    /* R9,左右通道PGA增益设置 */
     
206. }
     
207. /**
     
208. * @brief      ES8388 ALC设置
     
209. * @param      sel
     
210. * @arg        0,关闭ALC
     
211. * @arg        1,右通道ALC
     
212. * @arg        2,左通道ALC
     
213. * @arg        3,立体声ALC
     
214. * @param      maxgain : 0~7,对应-6.5~+35.5dB
     
215. * @param      minigain: 0~7,对应-12~+30dB6dB/STEP
     
216. * @retval     无
     
217. */
     
218. voides8388_alc_ctrl(uint8_t sel, uint8_tmaxgain, uint8_t mingain)
     
219. {
     
220.     uint8_t tempreg = 0;
     
221.     tempreg = sel << 6;
     
222.     tempreg |= (maxgain& 0x07) << 3;
     
223.     tempreg |=mingain & 0x07;
     
224.     es8388_write_reg(0x12,tempreg);    /* R18,ALC设置 */
     
225. }
     
226. /**
     
227. * @brief      ES8388 ADC输出通道配置
     
228. * @param      in : 输入通道
     
229. * @arg        0, 通道1输入
     
230. * @arg        1, 通道2输入
     
231. * @retval     无
     
232. */
     
233. voides8388_input_cfg(uint8_t in)
     
234. {
     
235.     es8388_write_reg(0x0A, (5 * in) << 4);    /* ADC1 输入通道选择L/R  INPUT1*/
     
236. }

复制代码

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I&#178;S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：

1. /**
   
2. * @brief      WAV解析初始化
   
3. * @param      fname : 文件路径+文件名
   
4. * @param      wavx  : 信息存放结构体指针
   
5. * @retval     0,打开文件成功
   
6. *             1,打开文件失败
   
7. *             2,非WAV文件
   
8. *             3,DATA区域未找到
   
9. */
   
10. uint8_twav_decode_init(uint8_t *fname,__wavctrl *wavx)
    
11. {
    
12.     FIL *ftemp;
    
13.     uint8_t *buf;
    
14.     uint32_t br = 0;
    
15.     uint8_t res = 0;
    
16.     ChunkRIFF *riff;
    
17.     ChunkFMT *fmt;
    
18.     ChunkFACT *fact;
    
19.     ChunkDATA *data;
    
20.    
    
21.     ftemp = (FIL*)mymalloc(sizeof(FIL));
    
22.     buf =mymalloc(512);
    
23.    
    
24.     if (ftemp && buf)                                        /* 内存申请成功 */
    
25.     {
    
26.         res =f_open(ftemp, (TCHAR*)fname,FA_READ);    /* 打开文件 */
    
27.         
    
28.         if (res == FR_OK)
    
29.         {
    
30.             f_read(ftemp, buf, 512, (UINT *)&br);         /* 读取512字节在数据 */
    
31.             riff = (ChunkRIFF*)buf;                       /* 获取RIFF块 */
    
32.             
    
33. if (riff->Format == 0x45564157)                   /* 是WAV文件 */
    
34.             {
    
35.                 fmt = (ChunkFMT*)(buf + 12);             /* 获取FMT块 */
    
36.                 /*读取FACT块*/
    
37.                 fact = (ChunkFACT*)(buf + 12 + 8 + fmt->ChunkSize);  
    
38.                
    
39.                 if (fact->ChunkID== 0x74636166 || fact->ChunkID== 0x5453494C)
    
40.                 {
    
41.                     /* 具有fact/LIST块的时候(未测试)*/
    
42.                     wavx->datastart= 12 + 8 + fmt->ChunkSize+8+fact->ChunkSize;
    
43.                 }
    
44.                 else
    
45.                 {
    
46.                     wavx->datastart= 12 + 8 + fmt->ChunkSize;
    
47.                 }
    
48.                
    
49.                 data = (ChunkDATA*)(buf + wavx->datastart); /* 读取DATA块 */
    
50.                
    
51.                 if (data->ChunkID== 0x61746164)               /* 解析成功! */
    
52.                 {
    
53.                     wavx->audioformat= fmt->AudioFormat;     /* 音频格式 */
    
54.                     wavx->nchannels= fmt->NumOfChannels;     /* 通道数 */
    
55.                     wavx->samplerate= fmt->SampleRate;       /* 采样率 */
    
56.                     wavx->bitrate= fmt->ByteRate * 8;         /* 得到位速 */
    
57.                     wavx->blockalign= fmt->BlockAlign;       /* 块对齐 */
    
58.                     wavx->bps = fmt->BitsPerSample;/* 位数,16/24/32位 */
    
59.                     
    
60.                     wavx->datasize= data->ChunkSize;          /* 数据块大小 */
    
61.                     wavx->datastart= wavx->datastart + 8;/* 数据流开始的地方. */
    
62.                     
    
63.                     printf("wavx->audioformat:%d\r\n", wavx->audioformat);
    
64.                     printf("wavx->nchannels:%d\r\n", wavx->nchannels);
    
65.                     printf("wavx->samplerate:%d\r\n", wavx->samplerate);
    
66.                     printf("wavx->bitrate:%d\r\n", wavx->bitrate);
    
67.                     printf("wavx->blockalign:%d\r\n", wavx->blockalign);
    
68.                     printf("wavx->bps:%d\r\n", wavx->bps);
    
69.                     printf("wavx->datasize:%d\r\n", wavx->datasize);
    
70.                     printf("wavx->datastart:%d\r\n", wavx->datastart);  
    
71.                 }
    
72.                 else
    
73.                 {
    
74.                     res = 3;   /* data区域未找到. */
    
75.                 }
    
76.             }
    
77.             else
    
78.             {
    
79.                 res = 2;       /* 非wav文件 */
    
80.             }
    
81.         }
    
82.         else
    
83.         {
    
84.             res = 1;           /* 打开文件错误 */
    
85.         }
    
86.     }
    
87.    
    
88.     f_close(ftemp);
    
89.     free(ftemp);            /* 释放内存 */
    
90.     free(buf);
    
91.    
    
92.     return 0;
    
93. }
    
94. /**
    
95. * @brief      获取当前播放时间
    
96. * @param      fname : 文件指针
    
97. * @param      wavx  : wavx播放控制器
    
98. * @retval     无
    
99. */
    
100. voidwav_get_curtime(FIL *fx,__wavctrl *wavx)
     
101. {
     
102.     long long fpos;
     
103.     wavx->totsec= wavx->datasize / (wavx->bitrate/ 8); /* 歌曲总长度(单位:秒) */
     
104.     fpos = fx->fptr-wavx->datastart;                 /* 得到当前文件播放到的地方 */
     
105.     wavx->cursec= fpos*wavx->totsec/ wavx->datasize;  /* 当前播放到第多少秒了? */
     
106. }
     
107. /**
     
108. * @brief      播放某个wav文件
     
109. * @param      fname : 文件路径+文件名
     
110. * @retval     KEY0_PRES,错误
     
111. *             KEY1_PRES,打开文件失败
     
112. *             其他,非WAV文件
     
113. */
     
114. uint8_twav_play_song(uint8_t *fname)
     
115. {
     
116.     uint8_t key = 0;
     
117.     uint8_t t = 0;
     
118.     uint8_t res;
     
119.     i2s_play_end =ESP_FAIL;
     
120.     i2s_play_next_prev =ESP_FAIL;
     
121.     g_audiodev.file = (FIL*)malloc(sizeof(FIL));
     
122.     g_audiodev.tbuf =malloc(WAV_TX_BUFSIZE);
     
123.    
     
124.     if (g_audiodev.file ||g_audiodev.tbuf)
     
125.     {
     
126.         /* 得到文件的信息 */
     
127.         res =wav_decode_init(fname, &wavctrl);
     
128.         /* 解析文件成功 */
     
129.         if (res == 0)
     
130.         {
     
131.             if (wavctrl.bps == 16)
     
132.             {
     
133.                 /* 飞利浦标准,16位数据长度 */
     
134.                 es8388_sai_cfg(0, 3);
     
135.                 i2s_set_samplerate_bits_sample(wavctrl.samplerate,
     
136.                                               I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT);
     
137.             }
     
138.             else if (wavctrl.bps == 24)
     
139.             {
     
140.                 /* 飞利浦标准,24位数据长度 */
     
141.                 es8388_sai_cfg(0, 0);
     
142.                 i2s_set_samplerate_bits_sample(wavctrl.samplerate,
     
143.                                               I2S_BITS_PER_SAMPLE_24BIT);
     
144.              }
     
145.             audio_stop();
     
146.             if (MUSICTask_Handler== NULL)
     
147.             {
     
148.                 taskENTER_CRITICAL(&my_spinlock);
     
149.                 /* 创建任务1,任务函数 */
     
150.                 xTaskCreatePinnedToCore((TaskFunction_t)music,
     
151.                
     
152.                                         /* 任务名称 */
     
153.                                         (const char*    )"music",
     
154.                                        
     
155.                                         /* 任务堆栈大小 */
     
156.                                         (uint16_t       )MUSIC_STK_SIZE,
     
157.                                        
     
158.                                         /* 传入给任务函数的参数 */
     
159.                                         (void*          )NULL,
     
160.                                        
     
161.                                         /* 任务优先级 */
     
162.                                         (UBaseType_t    )MUSIC_PRIO,
     
163.                                        
     
164.                                         /* 任务句柄 */
     
165.                                         (TaskHandle_t*  )&MUSICTask_Handler,
     
166.                                        
     
167.                                         /* 该任务哪个内核运行 */
     
168.                                         (BaseType_t     ) 0);
     
169.                                        
     
170.                 taskEXIT_CRITICAL(&my_spinlock);
     
171.             }
     
172.             /* 打开文件 */
     
173.             res =f_open(g_audiodev.file, (TCHAR*)fname,FA_READ);
     
174.             if (res == 0)
     
175.             {
     
176.                 /* 开始音频播放 */
     
177.                 audio_start();
     
178.                 vTaskDelay(100);
     
179.                 audio_start();
     
180.                 vTaskDelay(100);
     
181.                 while (res == 0)
     
182.                 {
     
183.                     while (1)
     
184.                     {
     
185.                         if (i2s_play_end== ESP_OK)
     
186.                         {
     
187.                             res =KEY0_PRES;
     
188.                             break;
     
189.                         }
     
190.                         key =xl9555_key_scan(0);
     
191.                         
     
192.                         /* 暂停 */
     
193.                         if (key ==KEY3_PRES)
     
194.                         {
     
195.                             if ((g_audiodev.status& 0x0F) == 0x03)
     
196.                             {
     
197.                                 audio_stop();
     
198.                                 vTaskDelay(100);
     
199.                             }
     
200.                             else if ((g_audiodev.status& 0x0F) == 0x00)
     
201.                             {
     
202.                                 audio_start();
     
203.                                 vTaskDelay(100);
     
204.                             }
     
205.                         }
     
206.                         
     
207.                         /* 下一曲/上一曲 */
     
208.                         if (key ==KEY2_PRES || key == KEY0_PRES)
     
209.                         {
     
210.                             i2s_play_next_prev =ESP_OK;
     
211.                             vTaskDelay(100);
     
212.                             res =KEY0_PRES;
     
213.                             break;
     
214.                         }
     
215.                         
     
216.                         /* 暂停不刷新时间 */
     
217.                         if ((g_audiodev.status& 0x0F) == 0x03)
     
218.                         {
     
219.                             /* 得到总时间和当前播放的时间 */
     
220.                             wav_get_curtime(g_audiodev.file, &wavctrl);
     
221.                             audio_msg_show(wavctrl.totsec,
     
222.                                         wavctrl.cursec,
     
223.                                         wavctrl.bitrate);
     
224.                         }
     
225.                         
     
226.                         t++;
     
227.                         if (t == 20)
     
228.                         {
     
229.                             t = 0 ;
     
230.                             LED_TOGGLE();
     
231.                         }
     
232.                         
     
233.                         if ((g_audiodev.status& 0x01) == 0)
     
234.                         {
     
235.                             vTaskDelay(10);
     
236.                         }
     
237.                         else
     
238.                         {
     
239.                             break;
     
240.                         }
     
241.                     }
     
242.                     /* 退出切换歌曲 */
     
243.                     if (key ==KEY2_PRES || key == KEY0_PRES)
     
244.                     {
     
245.                         res = key;
     
246.                         break;
     
247.                     }
     
248.                 }
     
249.                 audio_stop();
     
250.             }
     
251.             else
     
252.             {
     
253.                 res = 0xFF;
     
254.             }
     
255.         }
     
256.         else
     
257.         {
     
258.             res = 0xFF;
     
259.         }
     
260.     }
     
261.     else
     
262.     {
     
263.         res = 0xFF;
     
264.     }
     
265.    
     
266.     /* 释放内存 */
     
267.     free(g_audiodev.tbuf);
     
268.    
     
269.     /* 释放内存 */
     
270.     free(g_audiodev.file);
     
271.    
     
272.     return res;
     
273. }

复制代码

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I&#178;S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：

1. /**
   
2. * @brief      播放音乐
   
3. * @param      无
   
4. * @retval     无
   
5. */
   
6. voidaudio_play(void)
   
7. {
   
8.     uint8_t res;
   
9.    
   
10.     /* 目录 */
    
11.     FF_DIR wavdir;
    
12.    
    
13.     /* 文件信息 */
    
14.     FILINFO *wavfileinfo;
    
15.    
    
16.     /* 带路径的文件名 */
    
17.     uint8_t *pname;
    
18.    
    
19.     /* 音乐文件总数 */
    
20.     uint16_t totwavnum;
    
21.    
    
22.     /* 当前索引 */
    
23.     uint16_t curindex;
    
24.    
    
25.     /* 键值 */
    
26.     uint8_t key;
    
27.     uint32_t temp;
    
28.    
    
29.     /* 音乐offset索引表 */
    
30.     uint32_t *wavoffsettbl;
    
31.     /* 开启DAC关闭ADC */
    
32.     es8388_adda_cfg(1, 0);
    
33.    
    
34.     /* DAC选择通道1输出 */
    
35.     es8388_output_cfg(1, 1);
    
36.     /* 打开音乐文件夹 */
    
37.     while (f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC"))
    
38.     {
    
39.         text_show_string(30, 190, 240, 16, "MUSIC文件夹错误!", 16, 0, BLUE);
    
40.         vTaskDelay(200);
    
41.         
    
42.         /* 清除显示 */
    
43.         lcd_fill(30, 190, 240, 206, WHITE);
    
44.         vTaskDelay(200);
    
45.     }
    
46.     /* 得到总有效文件数 */
    
47.     totwavnum =audio_get_tnum((uint8_t *)"0:/MUSIC");
    
48.    
    
49.     /* 音乐文件总数为0 */
    
50.     while (totwavnum== NULL)
    
51.     {
    
52.         text_show_string(30, 190, 240, 16, "没有音乐文件!", 16, 0, BLUE);
    
53.         vTaskDelay(200);
    
54.         
    
55.         /* 清除显示 */
    
56.         lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
    
57.         vTaskDelay(200);
    
58.     }
    
59.    
    
60.     /* 申请内存 */
    
61.     wavfileinfo = (FILINFO*)malloc(sizeof(FILINFO));
    
62.    
    
63.     /* 为带路径的文件名分配内存 */
    
64.     pname =malloc(255 * 2 + 1);
    
65.    
    
66.     /* 申请4*totwavnum个字节的内存,用于存放音乐文件offblock索引 */
    
67.     wavoffsettbl =malloc(4 * totwavnum);
    
68.    
    
69.     /* 内存分配出错 */
    
70.     while (!wavfileinfo|| !pname || !wavoffsettbl)
    
71.     {
    
72.         text_show_string(30, 190, 240, 16, "内存分配失败!", 16, 0, BLUE);
    
73.         vTaskDelay(200);
    
74.         
    
75.         /* 清除显示 */
    
76.         lcd_fill(30, 190, 240, 146, WHITE);
    
77.         vTaskDelay(200);
    
78.     }
    
79.    
    
80.     /* 记录索引,打开目录 */
    
81.     res =f_opendir(&wavdir, "0:/MUSIC");
    
82.    
    
83.     if (res == FR_OK)
    
84.     {
    
85.         /* 当前索引为0 */
    
86.         curindex = 0;
    
87.         
    
88.         /* 全部查询一遍 */
    
89.         while (1)
    
90.         {
    
91.             /* 记录当前index */
    
92.             temp =wavdir.dptr;
    
93.             /* 读取目录下的一个文件 */
    
94.             res =f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
    
95.             
    
96.             if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
    
97.             {
    
98.                 break;  /* 错误了/到末尾了,退出 */
    
99.             }
    
100.             res =exfuns_file_type(wavfileinfo->fname);
     
101.             
     
102.             /* 取高四位,看看是不是音乐文件 */
     
103.             if ((res & 0xF0) == 0x40)
     
104.             {
     
105.                 /* 记录索引 */
     
106.                 wavoffsettbl[curindex] = temp;
     
107.                 curindex++;
     
108.             }
     
109.         }
     
110.     }
     
111.    
     
112.     /* 从0开始显示 */
     
113.     curindex = 0;
     
114.    
     
115.     /* 打开目录 */
     
116.     res =f_opendir(&wavdir, (const TCHAR*)"0:/MUSIC");
     
117.    
     
118.     /* 打开成功 */
     
119.     while (res == FR_OK)
     
120.     {
     
121.         /* 改变当前目录索引 */
     
122.         dir_sdi(&wavdir,wavoffsettbl[curindex]);
     
123.         
     
124.         /* 读取目录下的一个文件 */
     
125.         res =f_readdir(&wavdir, wavfileinfo);
     
126.         
     
127.         if ((res != FR_OK) || (wavfileinfo->fname[0] == 0))
     
128.         {
     
129.             /* 错误了/到末尾了,退出 */
     
130.             break;
     
131.         }
     
132.         
     
133.         /* 复制路径(目录) */
     
134.         strcpy((char *)pname, "0:/MUSIC/");
     
135.         
     
136.         /* 将文件名接在后面 */
     
137.         strcat((char *)pname, (const char *)wavfileinfo->fname);
     
138.         
     
139.         /* 清除之前的显示 */
     
140.         lcd_fill(30, 190,lcd_self.width - 1, 190 + 16, WHITE);
     
141.         audio_index_show(curindex+ 1, totwavnum);
     
142.         
     
143.         /* 显示歌曲名字 */
     
144.         text_show_string(30, 190,lcd_self.width - 60, 16,
     
145.                         (char *)wavfileinfo->fname, 16, 0, BLUE);
     
146.         
     
147.         /* 播放这个音频文件 */
     
148.         key =audio_play_song(pname);
     
149.         
     
150.         /* 上一曲 */
     
151.         if (key ==KEY2_PRES)
     
152.         {
     
153.             if (curindex)
     
154.             {
     
155.                 curindex--;
     
156.             }
     
157.             else
     
158.             {
     
159.                 curindex =totwavnum - 1;
     
160.             }
     
161.         }
     
162.         
     
163.         /* 下一曲 */
     
164.         else if (key ==KEY0_PRES)
     
165.         {
     
166.             curindex++;
     
167.             if (curindex>= totwavnum)
     
168.             {
     
169.                 /* 到末尾的时候,自动从头开始 */
     
170.                 curindex = 0;
     
171.             }
     
172.         }
     
173.         else
     
174.         {
     
175.             break;  /* 产生了错误 */
     
176.         }
     
177.     }
     
178.     /* 释放内存 */
     
179.     free(wavfileinfo);
     
180.    
     
181.     /* 释放内存 */
     
182.     free(pname);
     
183.    
     
184.     /* 释放内存 */
     
185.     free(wavoffsettbl);
     
186. }
     
187. /**
     
188. * @brief      播放某个音频文件
     
189. * @param      fname : 文件名
     
190. * @retval     按键值
     
191. * @arg        KEY0_PRES , 下一曲.
     
192. * @arg        KEY2_PRES , 上一曲.
     
193. * @arg        其他 , 错误
     
194. */
     
195. uint8_taudio_play_song(uint8_t *fname)
     
196. {
     
197.     uint8_t res;  
     
198.    
     
199.     res =exfuns_file_type((char *)fname);
     
200.     switch (res)
     
201.     {
     
202.         case T_WAV:
     
203.             res =wav_play_song(fname);
     
204.             break;
     
205.         case T_MP3:
     
206.             /* 自行实现 */
     
207.             break;
     
208.         default:            /* 其他文件,自动跳转到下一曲 */
     
209.             printf("can'tplay:%s\r\n", fname);
     
210.             res =KEY0_PRES;
     
211.             break;
     
212.     }
     
213.     return res;
     
214. }

复制代码

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：

1. set(src_dirs
   
2.             IIC
   
3.             LCD
   
4.             LED
   
5.             SDIO
   
6.             SPI
   
7.             XL9555
   
8.             ES8388
   
9.             I2S)
   
10. set(include_dirs
    
11.             IIC
    
12.             LCD
    
13.             LED
    
14.             SDIO
    
15.             SPI
    
16.             XL9555
    
17.             ES8388
    
18.             I2S)
    
19. set(requires
    
20.             driver
    
21.             fatfs)
    
22. idf_component_register(SRC_DIRS${src_dirs}
    
23. INCLUDE_DIRS ${include_dirs}REQUIRES ${requires})
    
24. component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format)

复制代码

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：

1. idf_component_register(
   
2.     SRC_DIRS
   
3.         "."
   
4.         "APP"
   
5.     INCLUDE_DIRS
   
6.         "."
   
7.         "APP")

复制代码

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。

1. i2c_obj_ti2c0_master;
   
2. /**
   
3. * @brief      程序入口
   
4. * @param      无
   
5. * @retval     无
   
6. */
   
7. voidapp_main(void)
   
8. {
   
9.     esp_err_t ret;
   
10.     uint8_t key = 0;
    
11.     /* 初始化NVS*/
    
12.     ret =nvs_flash_init();
    
13. if (ret ==ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||
    
14. ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
    
15.     {
    
16.         ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
    
17.         ret =nvs_flash_init();
    
18.     }
    
19.     /* 初始化LED*/
    
20.     led_init();
    
21.    
    
22.     /* 初始化IIC0*/
    
23.     i2c0_master =iic_init(I2C_NUM_0);
    
24.    
    
25.     /* 初始化SPI*/
    
26.     spi2_init();
    
27.    
    
28.     /* 初始化IO扩展芯片 */  
    
29.     xl9555_init(i2c0_master);
    
30.    
    
31.     /* 初始化LCD*/
    
32.     lcd_init();
    
33.    
    
34.     /* ES8388初始化 */
    
35.     es8388_init(i2c0_master);
    
36.    
    
37.     /* 开启DAC关闭ADC */
    
38.     es8388_adda_cfg(1, 0);
    
39.     es8388_input_cfg(0);
    
40.    
    
41.     /* DAC选择通道输出 */
    
42.     es8388_output_cfg(1, 1);
    
43.    
    
44.     /* 设置耳机音量 */
    
45.     es8388_hpvol_set(20);
    
46.    
    
47.     /* 设置喇叭音量 */
    
48.     es8388_spkvol_set(20);
    
49.    
    
50.     /* 打开喇叭 */
    
51.     xl9555_pin_write(SPK_EN_IO,0);
    
52.    
    
53.     /* I2S初始化 */
    
54.     i2s_init();
    
55.    
    
56.     /* 检测不到SD卡 */
    
57.     while (sd_spi_init())
    
58.     {
    
59.         lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "SDCard Error!", RED);
    
60.         vTaskDelay(500);
    
61.         lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PleaseCheck! ", RED);
    
62.         vTaskDelay(500);
    
63.     }
    
64.    
    
65.     /* 检查字库 */
    
66.     while (fonts_init())
    
67.     {
    
68.         /* 清屏 */
    
69.         lcd_clear(WHITE);
    
70.         lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "ESP32-S3", RED);
    
71.         
    
72.         /* 更新字库 */
    
73.         key =fonts_update_font(30, 50, 16, (uint8_t *)"0:", RED);
    
74.         /* 更新失败 */
    
75.         while (key)
    
76.         {
    
77.             lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "FontUpdate Failed!", RED);
    
78.             vTaskDelay(200);
    
79.             lcd_fill(20, 50, 200 + 20, 90 + 16, WHITE);
    
80.             vTaskDelay(200);
    
81.         }
    
82.         lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "FontUpdate Success!   ", RED);
    
83.         vTaskDelay(1500);
    
84.         
    
85.         /* 清屏 */
    
86.         lcd_clear(WHITE);
    
87.     }
    
88.     /* 为fatfs相关变量申请内存 */
    
89.     ret =exfuns_init();
    
90.    
    
91.     /* 实验信息显示延时 */
    
92.     vTaskDelay(500);
    
93.     text_show_string(30, 50, 200, 16, "正点原子ESP32开发板",16,0, RED);
    
94.     text_show_string(30, 70, 200, 16, "音乐播放器 实验", 16, 0, RED);
    
95.     text_show_string(30, 90, 200, 16, "正点原子@ALIENTEK", 16, 0, RED);
    
96.     text_show_string(30, 110, 200, 16, "KEY0:NEXT   KEY2:PREV", 16, 0, RED);
    
97.     text_show_string(30, 130, 200, 16, "KEY3:PAUSE/PLAY", 16, 0, RED);
    
98.     while (1)
    
99.     {
    
100.         /* 播放音乐 */
     
101.         audio_play();
     
102.     }
     
103. }

复制代码

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。