一. 前言

本文分享基于【富芮坤FR3068x-C】开发板实现基于micrpython的本地音频播放器。完全按照产品化的项目进行，考虑可测试可调式可移植可维护性，完成一个完整的项目。

代码见:https://gitee.com/qinyunti/fr3068-e-c-micropython.git

视频见:

【【富芮坤FR3068x-C】基于REPL MicroPython实现本地音乐播放】 https://www.bilibili.com/video/BV1aPCMYsEyf/?share_source=copy_web&vd_source=30f88a61ba48d80acfe41f622b10a844

基于REPL MicroPython实现本地音乐播放

二. 前期技术准备

详见网站文章

file:///C:\Users\qinyunti\AppData\Local\Temp\ksohtml22964\wps15.jpg

file:///C:\Users\qinyunti\AppData\Local\Temp\ksohtml22964\wps16.jpg

框图如下

包括实现基于fifo的uart驱动给micropython，shell，文件传输等提供好用高效的串口读写接口。

Shell的实现，实现了大量的测试调试命令集，文件操作命令集，音频播放命令集等，

Micropython基于mdk的移植，实现pyb模块，LED和AUDIO设备等

SPI的驱动测试BUG修改，FLASH读写驱动重写，FATFS适配测试调试。

DAC驱动调试包括示波器测试波形等，DAC的ping-pong发送驱动，基于FIFO状态机机的播放调度，消息队列和其他任务交互。

以及基础组件，FIFO实现，X.YMODEM实现，WAV解析，MD5计算等。

file:///C:\Users\qinyunti\AppData\Local\Temp\ksohtml22964\wps17.jpg

三. 音频播放设计

3.1 Wav格式解析

见微信公众号文章

基于DWC2的USB驱动开发-UAC之WAV-PCM音频文件格式详解

解析代码见代码wav_decode.c/h

3.2 架构设计

ping-pong发送架构

启动时先填满硬件FIFO，在硬件FIFO半满时产生中断，中断回调中填入新的一半数据。

file:///C:\Users\qinyunti\AppData\Local\Temp\ksohtml22964\wps18.jpg

FIFO流实现

上述DAC半满中断中，需要获取新的待发送数据写入硬件FIFO，这个操作必须快速，所以这里不能直接去读音频文件，而是通过一层软件FIFO来实现。

任务中读音频文件，写入软件FIFO，中断中从软件FIFO中取数写入硬件FIFO。

file:///C:\Users\qinyunti\AppData\Local\Temp\ksohtml22964\wps19.jpg

处理状态机

为了方便管理音频的播放，启停，音频播放任务按照状态机设置，

通过消息队列往该任务发送控制。

默认进入空闲状态，收到play消息，进入play状态，读取文件，写入软件FIFO。

播放完或者收到stop消息停止，进入空闲状态。

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断流问题

参考公众号文章第四小节介绍

es8388音频芯片驱动之六:ES8388+UAC的录音播放实例分享

即半满中断回调从软件FIFO取数，以及任务往软件FIFO写数，之前可能存在临界状态。比如前者可能时间是

999uS，1ms后者可能是

1.1ms, 999us

那么可能存在前一次取数时间间隔小于写入使劲间隔，导致本次取数失败断流，这是因为两者平均速度有微小偏差导致，这个偏差抖动会导致经常性的断流。

解决办法是，先让软件FIFO中有多笔数据时，才开始取数，这样之后每次都能取到数，因为这个小的波动被FIFO中积蓄的数据消除掉。

3.3 音频驱动

详见网站上文章，这里不再介绍，可以先输出正弦波等进行测试，确保输出正确。

四. Shell下音频播放测试

详见视频演示

准备wav文件

下载MP3测试文件,我这里假设是leiqiao.mp3。

下载ffmpeg。

在当前文件夹下,命令行下运行命令:

ffmpeg/ffmpeg.exe -i leiqiao.mp3 -ac 1 -ar 16000 -acodec pcm_s16le -ss 00:00:05 -t 00:00:30 leiqiao.wav

其中-i后面为输入文件

-ac后面1表示输出1通道

-ar后面16000表示采样率16k

-acodec表示数据格式pcm_s16le表示 pcm有符号16位小端

-ss表示截取开始时间

-t表示截取时间长度

16k.wav是输出文件名。

这里有三个测试文件放在了源码目录下

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导入文件

通过xmodem导入wav文件到开发板

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启动播放

file:///C:\Users\qinyunti\AppData\Local\Temp\ksohtml22964\wps24.jpg

dacplay 文件名

停止播放

dacstop

静音控制

dacvolume 音量

音量设置

dacpa 0/1

五.绑定microplay 音频播放模块

py\genhdr\moduledefs.h中之前LED示例中已经注册模块pyb_module，

我们在

Src\py_port\modpyb.c中

pyb_module_globals_table下添加

{ MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_AUDIO), MP_ROM_PTR(&pyb_audio_type) },

即注册pyb下的audio。

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实现代码见audio.c和audio.h

audio.c中实现

主要绑定实现以下接口，mute，volume，play，stop

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六.Micropython下音频播放测试

详细效果见视频演示

Shell环境中输入micropython进入python环境，

import pyb

audio = pyb.AUDIO(1) 这里注意ID从1开始只有一个实例

开始播放audio.play("2:/leiqiao.wav")

提前结束播放audio.stop()

file:///C:\Users\qinyunti\AppData\Local\Temp\ksohtml22964\wps27.jpg

mute测试

audio.mute(1)  静音

audio.mute(0)   不静音

设置音量测试

audio.volume(1)可以听到声音变小

退出python环境 按组合按键ctrl+d

七. 总结

以上分享了基于【富芮坤FR3068x-C】开发板实现基于micrpython的本地音频播放器。

可见富芮坤FR3068x-C开发板资源丰富，性能不错，尤其针对音频解决方案集成度高，使用直接PWM-DAC输出播放音频效果也非常不错，从演示视频可以看到，播放效果非常好几乎无杂音，完全不需要外置音频芯片可以满足大部分应用，是低成本高集成度的解决方案。在音频应用领域可以优先考虑该方案。