跟马老师PK，M051 WAVE播放器初级阶段完成

tearsman520

从打通SD卡到今天初步完成，一共花了约五天时间。

除夕：能够播放8位单声道WAVE音乐
初一：代码结构整理
初二：玩~~=。=
初三：能够播放8位双声道和16位单声道音乐，16位双声道音乐播放起来有点卡
初四：扩大音频数据缓冲区，从原先设计的256扩大到512，进一步调整代码，目前已能流畅播放16位双声道CD音质WAVE文件。

初稿已经完成，但代码结构还是比较凌乱。
没有采用马老师的思路——利用M051强大的PLL功能精确设计系统时钟以使其产生的中断与CD音质44100Hz的采样率相吻合。
我使M051工作在48MHz，使用外部12晶振经过PLL倍频获得。使用了一个内部定时器TIM1工作在CTC模式产生44100Hz的中断。
SystemClock = 48MHz
则TCMPR1 = (48000000/44100) - 1 ≈ 1087
于是TIM1的中断频率为44117.64705882Hz，与44100Hz相比对，误差约为0.040016%，即为万分之四，这样的误差，人耳已经很难分辨。

如果将缓冲区大小设为256，则播放16位双声道音乐会很卡，而播放16位单声道则没任何问题，故而将缓冲区设为512字节。
文件系统上层可以不用作任何改动。

由于手头只有一个内磁式喇叭，测试16位双声道播放性能时，无奈使用了板载的无源蜂鸣器来尝试，效果居然还不错，啊哈……

^_^

期间遇到了不少问题，比如系统时钟的配置与选取，接口初始化等，马老师都给予了细心的解答，在此感谢马老师。
初七上班后若有时间必定发帖讨论此次制作中遇到的一些问题。

祝大家兔年快乐！！^_^

注：照相机未带，手机数据线也没带，本想拍个视频，等到明天回来后再说吧！：）

hemjidn

期待

deadline2012

mk

kim5257

前排等待

eiglxl

顶

eiglxl

不知楼主输出滤波是怎么解决的

renpeng009

good

_yuming

LZ公布出来吧，让大家也玩玩，我用STM32已经做到 44.1KHz 16位单声道播放了。。。

90999

为何不用11M2896晶振呢？

tearsman520

回复【5楼】eiglxl
-----------------------------------------------------------------------

这块目前还没考虑，PWM输出直接接到喇叭上……呵呵~

tearsman520

回复【8楼】90999 张耀扬
-----------------------------------------------------------------------

一是我手头没这样型号的晶振，二是即使用12M晶振来做，误差也十分小，基本可以忽略~

hemjidn

pwm？1087？16位？o
只能达到10位的精度吧

machao

回复【楼主位】tearsman520 消逝的岁月

我使M051工作在48MHz，使用外部12晶振经过PLL倍频获得。使用了一个内部定时器TIM1工作在CTC模式产生44100Hz的中断。
SystemClock = 48MHz
则TCMPR1 = (48000000/44100) - 1 ≈ 1087
于是TIM1的中断频率为44117.64705882Hz，与44100Hz相比对，误差约为0.040016%，即为万分之四，这样的误差，人耳已经很难分辨。

如果将缓冲区大小设为256，则播放16位双声道音乐会很卡，而播放16位单声道则没任何问题，故而将缓冲区设为512字节。
文件系统上层可以不用作任何改动。

-----------------------------------------------------------------------
以上的计算和设计不太理想，可能你为了提高SPI接口的速度吧，但可能影响到音质效果。

1。放双声道16位的音频采用的4个8位PWM完成的。那么系统的时钟应该是44100*256 = 11.2896M的倍数最好。
   你使用48M，那么48000000/256 = 187500，187500 / 44100 = 4.2517。由于PWM是完成一次整个波形后才自动更新比较匹配值的，所以尽管你中断按44117更新数据，但实际上的结果是：
音频数据顺序：    1       2       3      4      5
PWM产生次数：     4       4       4      4      5
实际的效果是前4个数据是按46875hz播放，最后一个数据按37500Hz播放的，并不是每个都严格按44117播放，只是平均为44117播放。

   实际上M051内部RC的标称频率为22.1184，采用PLL可以得到45.1584M，这个频率45158400/256/44100 = 4，理论上没有误差的。

   我使用12M外部，PLL到56.4M。56400000/256/5 = 44062.5hz。 与44100Hz相比对，误差约为0.085%，即为万分之八点五。

   如果采用外部11.2896M的晶体（这个是标称晶体值），那么最好使用PLL到5倍（56.448M）或以上的整倍数（对于使用STM32，可以到6倍）。这样理论误差为零。

2。对于流畅播放16位双声道，要考虑到几个方面：缓冲区的大小，SPI的速度，和代码的优化（最快的处理），那么关键的问题是在什么地方？下面分析一下。

   保证“流畅”，也就是音频数据必须按44100Hz的速度保证提供到位。我们看以下数据：

系 统 时 钟 （Mz）               11.2896       22.5892    33.8688    45.1584     56.448
44.1K中断间隔（CLK）               256            512        768       1024        1280

读一个16位双声道数据为4个字节，每个字节大约需要20个CLK（读8CLK，加上启动、读取、调用和返回）。这样就减掉了仅80-100个clk。在剩余的时间里还要处理其它的事情，如BUFF的填充、指针的调整、按键的检测等。如果碰到一个扇区读完，还要进行FAT表的查找，定位下个扇区的位置（这个花费更多），那么就要“卡”了。

以上只是一个分析，实际上缓冲区大些，SPI速度快一点，也是可以把时间合理调配和补充的，但要看你代码如何实现了。

我采用的实际设计为：
1。采用56.4M时钟，中断间隔为1280，播放频率44062.5Hz，PWM频率为5倍。
2。中断间隔1280CLK，之间可以做更多的事情
3。BUFF采用256*4，使用一组指针。使用256，不用进行比较判别，只要加就可以了，节省语句，减少了指令消耗。
4。整个系统只有一个中断，TIMER0，用于更新播放数据
5。系统代码优化：包括按键的检测等，都使用最少的语句。
6。我使用的SPI的时钟是9.4M（56.4/6)，这个也是不太满意的地方。按MO51手册，SPI最高可以达到16M。但我设置成56.4/4=14.1M，读SD卡就出现了问题。

如果使用11.2896晶体，可以PLL到45.1584M作为系统时钟，此时SPI的速度可以提高到11M，但中断间隔减少为1024。

===========================================
我已经准备了80几首APE转的WAV文件，全部是无损的，开学后PK一下。

90999

6。我使用的SPI的时钟是9.4M（56.4/6)，这个也是不太满意的地方。按MO51手册，SPI最高可以达到16M。但我设置成56.4/4=14.1M，读SD卡就出现了问题。


同感~~~

machao

回复【8楼】90999 张耀扬
为何不用11m2896晶振呢？
-----------------------------------------------------------------------

如果真的做播放器，当然使用11.2896的晶体。由于我们做的MO51转换板上用的12M，所以就使用12M的。实际上使用M051内部的RC 22.1184M，采用PLL可以得到45.1584M，这个频率45158400/256/44100 = 4，理论上没有误差的,但我测试过内部RC也是有误差的，手册给出的指标：使用矫正后也只能达到3%的精度。

其实，这个DD重要的代码和系统设计，达到效果后，换一个晶体就可以了。现在只是练手学习

machao

回复【13楼】90999 张耀扬
6。我使用的spi的时钟是9.4m（56.4/6)，这个也是不太满意的地方。按mo51手册，spi最高可以达到16m。但我设置成56.4/4=14.1m，读sd卡就出现了问题。
同感~~~
-----------------------------------------------------------------------

这个我做过多次的简单测试，在我们目前的硬件条件下，SPI的时钟在12M以下能正确操作SD卡，问题可能是：

1。接线太长等因素。我们是使用10cm长的连线接SD卡座的，M051为5V，SD卡3.6v，当中数据线只是采用电阻分压的方式连接，当SPI频率高的话，会影响波形的。

2。尽管高速SD卡的协议上说SD卡支持25M的时钟，但不是所有的DS卡都达标，一些老卡，或非品牌的卡的速度肯定是有折扣的。

sharpufo

回复【13楼】90999 张耀扬
6。我使用的spi的时钟是9.4m（56.4/6)，这个也是不太满意的地方。按mo51手册，spi最高可以达到16m。但我设置成56.4/4=14.1m，读sd卡就出现了问题。
同感~~~
-----------------------------------------------------------------------
用过STM32F103RBT6做过一个WAV播放器，也是使用的SPI接的卡，记得当时SPI时钟频率达到32M，(已经大大超过手册上的数据18M),一样跑得欢畅。(源代码可见我另一帖,带CRC校验).

anning

期待

tanghaikun

马老师，你好，最近我一直在玩SD卡。SD卡的底层驱动已经没问题，可是FAT文件系统一直没搞定，好烦。马老师能否提供基于AVR单片机CVAVR写的FAT文件系统参考一下？先谢了！