Audio hangfájlok lejátszása (Wav) Arduino és DAC segítségével: 9 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

WAV fájl lejátszása Audino SD kártyáról. Ez az utasítás megmutatja, hogyan játszható le az SdCard -on található wav fájl egy egyszerű áramkörön keresztül egy hangszóróhoz.

A wav fájlnak 8 bites monónak kell lennie. Nem volt gondom 44 KHz -es fájlok lejátszásával.

A hangminőség nem kielégítő, de nagyon kielégítő.

A soros monitor a fájl kiválasztására szolgál. A fájloknak az adlog nevű mappában kell lenniük.

Ez az utasítás egy korábbi projektből következik, ahol a wav felvételeket az SdCard-ra mentettem:

Az áramkör olcsó 8 bites digitális -analóg átalakítót (DAC) és egy chipes audió erősítőt használ.

A megszakítások beállításának kulcsszavai Amanda Ghassaei kiváló cikkéből származnak:

1. lépés: Követelmények

Arduino- Én a Mega-t használom, azonban nincs ok arra, hogy az Uno ne működjön.

SdCard olvasó-a program a következőkre van konfigurálva: MicroSD Breakout Board Regulated with Logic Conversion V2

Tekintse meg ezt az útmutatót az SdCard beállítási részleteihez:

DAC0832 LCN- kiváló 8 bites digitális-analóg átalakító- Néhány font.

LM386 N-1 Op erősítő- olcsó chipekként

20 utas forgácsaljzat

8 utas chip aljzat

9 voltos tápellátás- egy akkumulátor megteszi.

LM336 2,5 V feszültség referencia

10uF kondenzátor * 3 (bármilyen feszültség több mint 9V)

10 ohmos ellenállás

50nF kondenzátor (vagy valahol közel 47nF, 56nf, 68nf- megteszi)

220uF kondenzátor

64 ohmos hangszóró

10K lineáris potenciométer

Kábel az Arduino és az áramkör közötti 8 adatvonal összekapcsolásához.

Az Unón a 8 csatlakozás egy vonalban van, a Mega -n párban.

A Mega -n 10 utas szalagkábelt használtam, 10 utas IDC fejléccel. (2 vezeték hiányzik)

Aljzat csatlakozók 0V, 9V és DAC kimenethez

Réz szalaglap, forrasztás, huzal, vágók stb

2. lépés: A specifikációk

Soros beállítás 115200 baud.

Támogatott a Hobbytronics MicroSD Breakout Board Mega segítségével. A chipválasztó és a többi port megváltozhat a Mega és az Uno között.

A Wav fájloknak létezniük kell az adlog nevű könyvtárban. Nyugodtan nevezzen el valami mást, és rendezze újra a szükséges kódolást.

A wav fájlnak 8 bites monónak kell lennie. 44KHz -ig teszteltem.

A Soros monitor megjeleníti a wav fájlokat az adlog mappában. A fájlnevek a monitor kimeneti sorából érkeznek.

A fájlméretet csak az SdCard mérete korlátozza.

3. lépés: Első lépések

Csatlakoztassa az SD kártyaolvasót. Ezek a Mega kapcsolatai.

0, 5V

CLK az 52. csaphoz

D0 -tól az 50 -es tűig

D1 - 51. tű

CS az 53. csaphoz

(Az Uno port csatlakozást lásd a szállítók webhelyén)

Ellenőrizze, hogy a kártyája működik-e ebben a szakaszban- használja a gyártó által biztosított szkripteket.

Kis áramkört kell készítenünk

Hangbájtokat fogunk küldeni az Arduino -ból.

Ezek a számok 0 és 255 között vannak. A feszültséget jelzik.

A csend 127-128.

A 255 hangszórókúp egyirányú.

A 0 a hangszóró kúpja másfelé.

Tehát a hang mentett számként kerül rögzítésre, amelyek különböző feszültségeket hoznak létre, amelyek mozgó hangszórókúpokat hoznak létre.

A számokat 8 sorból tudjuk kiküldeni az Arduino -n egyidejűleg egy "port" használatával.

Ha a 8 sort egy digitális -analóg átalakítóba tápláljuk, akkor azt teszi, amit az ónon ír, és analóg feszültséget állít elő, amely arányos a digitális számmal.

Csak annyit kell tennünk, hogy lecsomagoljuk a feszültséget egy kis műveleti erősítőre, majd egy hangszóróra.

4. lépés: A kis áramkör

A DAC0832 LCN

Ez egy kiváló, olcsó 8 bites digitális -analóg átalakító. (DAC)

Teljes mértékben vezérelhető adattárolási tömbökkel, adatmintavonalakkal.

Vagy beállítható úgy, hogy mindezt automatikusan végezze el az "Átfolyási művelet" részben.

A kézikönyvet idézve:

A CS, WR1, WR2 és XFER egyszerűen földelése és az ILE high megkötése lehetővé teszi, hogy mindkét belső regiszter kövesse az alkalmazott digitális bemeneteket (átáramlás), és közvetlenül befolyásolja a DAC analóg kimenetet.

OK, négy csatlakozás a chiphez alacsony, egy pedig 9 V -ra - egyszerű.

Nem akarunk negatív feszültségeket kivenni, ezért a kézikönyv azt mondja, hogy "feszültségkapcsolási módot" kell használnunk, és ők szolgáltatják a diagramot.

Csak annyit kell tennünk, hogy kicserélünk egy kis audioerősítőt az általuk javasolt helyett.

Az LM386-N audió erősítő

Az erősítő kézikönyve minimális alkatrészdiagramot tartalmaz- 20 erősítést biztosít (túl sok nekünk- de hangerőszabályzóval rendelkezik).

Csak egy kondenzátort kell hozzáadnunk a DAC és az erősítő közé, hogy csak az AC jeleket erősítsük.

Mindegyik chipünk tápegységéhez néhány kondenzátort is hozzá kell adnunk, különben zümmögést kapunk a 9 V -os tápellátásunkból.

5. lépés: Vegye ki a forrasztópáka

Mivel az áramkör egyszerű, nem szándékozom csapást mérni.

Íme néhány mutató:

• Készítsen elő egy darab réz szalaglemezt, legalább 28 x 28 lyukú. (Igen, tudom, hogy az agysebészek csökkenthetik)
• Ha csavarokkal kívánja felszerelni, engedje meg őket az elején!
• Szerelje fel a forgácsot az aljzatokra. A chipeket csak akkor helyezze be, ha mindent ellenőriztek.
• Tartsa távol a bemeneti vezetékeket a kimenettől.
• Ügyeljen a kondenzátorok helyes polaritására.
• Lásd az ábrát az LM336 feszültség referencia alapnézetéhez. A beállító láb nincs használatban, és vágható.
• Vegye figyelembe a közvetlen kapcsolatot a DAC 8. tűjével- Nagyon hasznos a teszteléshez.
• Csatlakoztattam az Audinóhoz szalagkábellel és egy 10 utas IDC csatlakozóval.
• Az Uno -n a kapcsolatok egyenes vonalban vannak - előfordulhat, hogy a 8 bemeneti csatlakozás egyetlen egyenesben történő elrendezése lehetővé teszi az Arduino -hoz való kapcsolódást egy megvásárolt, kész 8 -as csatlakozóval,

Ha kész, ellenőrizze a forrasztást, és ellenőrizze a rézpályák közötti réseket.

Egy 36 tpi -s junior hack fűrészlapot nagyon hasznosnak találok a törmelék eltávolításához. Eltávolítom a penge rögzítőcsapjait, és a penge hegyét a csúszkába csúsztatom- Nyilvánvaló, hogy a penge nincs a keretben.

6. lépés: A DAC tesztelése

Hagyja kikapcsolva a kapcsolatot az áramkör és az Arduino között.

Állítsa az áramkör hangerőszabályzóját félúton.

Kapcsolja be a 9 V egyenáramot az új áramkörbe.

Ellenőrizze, hogy az áramkör rendben van-e, nem vállalok felelősséget az áramkörért!

Kikapcsolni

Csatlakoztassa az áramkört az Arduino -hoz.

A Mega-n használja a 22-29. (PORTA) Ne tévessze össze a fenti két 5 V -os csatlakozót!

Az Uno-n használja a 0-7. Ez a PORTD

Csatlakoztassa a tápegység 0V -ját az Arduino 0V -hoz.

Kapcsold be.

Nyissa meg ezt a tesztprogramot DAC_TEST

Az UNO esetében cserélje ki a PORTA -ra vonatkozó összes hivatkozást a PORTD -ra

Cserélje ki a DDRA-t DDRD-re- ez az utasítás mind a 8 sort egy mozdulattal állítja be. Ez az adatirány -regiszter.

Állítsa a soros monitort 115200 -ra.

Csatlakoztasson egy voltmérőt a DAC kimenet és az OV közé

A program a kimenetet 255 - minden vonal bekapcsolva - maximális feszültségre állítja.

Kimenet 128- a maximális feszültség fele.

Kimenet 0- nulla feszültség (vagy valószínűleg közel nulla).

Ezután bitrátán lép: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128

A feszültségnek folyamatosan növekednie kell.

Ha a feszültség visszaesik, miközben a szám növekszik, akkor valószínűleg két összekapcsolt vezeték fordítva van.

Azt is hallani kell, hogy a hangszóró halkan kattan, ahogy változik a feszültség

7. lépés: Olvassa el a Wav fejlécet

A Wav fájlok meghatározott gyakorisággal és adatmérettel kerülnek mentésre.

Ezeket az információkat egy 44 bájtos fejléc tartalmazza a wav fájl elején.

Bár egyes szoftverek kiterjesztik a fejlécet (35 bájt után), ami megnehezíti az adatméret helyének megtalálását.

A fejléc olvasásához puffert hozunk létre, és lemásoljuk a fájl elejét.

A frekvencia 4 bájtban van tárolva, kezdve 24 bájtból a fájlba.

// olvasási gyakoriság a wav fájl fejlécében

byte headbuf [60]

tempfile.seek (0);

tempfile.read (headbuf, 60);

retval = headbuf [27];

retval = (retval << 8) | fejbuf [26];

retval = (retval << 8) | fejbuf [25];

retval = (retval << 8) | headbuf [24];

Serial.print (F ("Fájlfrekvencia"));

Serial.print (retval);

A legjobb módja annak, hogy megtalálja az adatméretre vonatkozó információkat, ha a fejlécben rákeres az "adatok" szóra.

Ezután bontsa ki az azt követő 4 bájtot, amelyek a hosszú értéket alkotják

előjel nélküli hosszú retval;

int mypos = 40;

(int i = 36; i <60; i ++) {

if (headbuf == 'd') {

if (headbuf [i+1] == 'a') {

if (headbuf [i+2] == 't') {

if (headbuf [i+3] == 'a') {

// végre megvan

mypos = i+4;

i = 60;

}

}

}

}

}

tempfile.seek (mypos);

retval = headbuf [mypos+3];

retval = (retval << 8) | headbuf [mypos+2];

retval = (retval << 8) | headbuf [mypos+1];

retval = (retval << 8) | headbuf [mypos];

Rendben van az adatok hossza és gyakorisága!

Az audio adatok az adathossz értékét alkotó 4 bájt után következnek.

8. lépés: megszakítás, megszakítás…

A frekvenciainformációk felhasználásával szoftvermegszakítást hozunk létre a kívánt frekvencián vagy annak közelében.

A megszakítást nem mindig lehet pontosan beállítani, de elegendő. A fájlból kiolvasott gyakoriság átadódik a setintrupt alprogramnak.

void setintrupt (float freq) {float bitval = 8; // 8 a 8 és 0 bites időzítőknél, 1024 az 1 bájtos időzítőknél

setocroa = (16000000/(freq*bitval)) - 0,5;

// A setokroa értéke -1 kivonását igényli. Azonban 0,5 kört hozzáadva a 0,5 -öshöz

// Az időzítő felbontása korlátozott

// Végső soron a bitval nagysága határozza meg

cli (); // letiltja a megszakításokat // beállítja a timer2 megszakítást

TCCR2A = 0; // állítsa a teljes TCCR2A regisztert 0 -ra

TCCR2B = 0; // ugyanez a TCCR2B esetében

TCNT2 = 0; // inicializálja a számláló értékét 0 -ra

// állítsa össze az egyezési regisztert a gyakorisági (hz) lépésekhez

OCR2A = setokroa; // = (16*10^6) / (gyakoriság*8) - 1 (<256 kell, hogy legyen)

// kapcsolja be a CTC módot

TCCR2A | = (1 << WGM21); // CS21 bit beállítása 8 előskálázóhoz

TCCR2B | = (1 << CS21); // időzítő összehasonlítás megszakítás engedélyezése

// TIMSK2 | = (1 << OCIE2A); // ez működik, ahogy a következő sor is

sbi (TIMSK2, OCIE2A); // engedélyezze a megszakítást a 2. időzítőn

sei (); // engedélyezze a megszakításokat

Az igényes olvasók észlelték a sbi -t (TIMSK2, OCIE2A)

Beállítottam néhány (interneten szerzett) funkciót a regiszterbitek beállításához és törléséhez:

// Megadja a regiszter bitek törlését#ifndef cbi

#define cbi (sfr, bit) (_SFR_BYTE (sfr) & = ~ _BV (bit))

#endif

// Megadja a regiszter bitek beállítását

#ifndef sbi

#define sbi (sfr, bit) (_SFR_BYTE (sfr) | = _BV (bit))

#endif

Ezek a funkciók megkönnyítik a megszakítás beállítását vagy törlését.

Tehát a megszakítás fut, mit tehetünk?

9. lépés: Megszakítások és kettős pufferelés

22 khz -en 0,045 ms -onként egy bájt audio adat kerül kiadásra

512 bájt (a puffer mérete) 2,08 ms alatt olvasható.

Tehát a puffer nem olvasható ki az SDCard -ról egy írási ciklus során.

Azonban 512 bájt van írva a portra 23,22 ms -ban.

Tehát csak annyit kell tennünk, hogy minden puffer kiürítésekor új fájlt olvasunk be, és van elég időnk az adatok beszerzésére, mielőtt új adatblokkra lenne szükség … Feltételezve, hogy két puffert használunk, az egyiket kiürítjük, miközben kitöltünk egy másikat.

Ez kettős pufferelés.

A fájl olvasását az ismételt megszakítás lelassítja, de megtörténik.

Beállítottam két 512 bájtos puffert, bufa és bufb.

Ha a zászló adady igaz, akkor a portából olvasunk, különben a portb -ból

Amikor a puffer pozíció (bufcount) eléri a pufferméretet (BUF_SIZE 512), akkor a readit nevű zászlót igazra állítjuk.

A void loop rutin megkeresi ezt a zászlót, és elindítja a blokk olvasását:

if (readit) {if (! aready) {

// kezdeményezze az SDCard blokk olvasását bufába

tempfile.read (bufa, BUF_SIZE);

} más {

// indítsa el a bufb -be olvasott SDCard -blokkot

tempfile.read (bufb, BUF_SIZE);

}

readit = hamis;

}

Ha befejezte a rutin jelzőket readit = false.

A megszakítási rutinon belül ellenőriznünk kell, hogy a void ciklus befejeződött -e, ellenőrizve, hogy readit == false.

Ebben az esetben jelezzük, hogy újabb olvasásra van szükség, és a pufferek váltásához kapcsoljuk az aready zászlót.

Ha az SD-kártya még mindig olvas, vissza kell tekintenünk egy leolvasást (számláló--; bufcount--;), és kilépünk a megszakításból, hogy később újra megpróbálhassuk. (Az audio kimeneti jel kattintása azt jelzi, hogy ez megtörtént.)

Amikor minden adat olvasásra kerül, a megszakítás törlődik, a port újra a 128-as középfeszültség értékre áll, és az audio fájl bezárul.

A dac2.ino szkript első futtatása előtt állítsa a hangerőt 50%-ra. Ez túl hangos lesz, de jobb, mint 100%!

Ha a hangerőszabályzó fordítva működik, cserélje ki a vezetékeket a 10K potenciométer ellentétes végein.

Hadd tudjam meg, hogyan hangzik.