【经验分享】MIMXRT10xx SAI SDCard wave音乐播放

小恩GG

【经验分享】MIMXRT10xx SAI SDCard wave音乐播放

一 文档简介

    上一篇RT10xx SAI模块基础与工程构建测试的经验分享介绍了关于RT1060 SAI模块的基础，工具以及基于MCUXPresso CFGtool的SAI工程构建，上篇文章的音乐播放主要使用ffmpeg工具转换音频格式，然后使用python脚本提取出具体的左右声道音频数据并以数组的形式放到RT内存中实现播放。

    本篇文章基于上篇构建的SAI工程， 添加了SD卡，fatfs系统文件，可以直接实现sd卡中的16bit 16K采样率双声道的wave文件的循环播放。因为文件放到外部SD卡，不需要截取时间，直接实现播放。如果wave格式不满足16bit 16K采样率双声道，依旧可以参考之前的文章，使用ffmpeg转换成对应格式的wave文件：

ffmpeg -i music.mp3 -aq 16 -ar 16000 -ac 2music.wav

二 代码实现

2.1 代码驱动添加

    代码基于SDK_2.9.2_EVK-MIMXRT1060，在上次SAI的基础上添加sdcard驱动，sd fatfs驱动，现在整体baremetal工程驱动情况如下：

Drivers 勾选：

cache,clock, common, dmamux, edma,gpio,i2c,iomuxc,lpuart,sai,sai_edma,sdhc, xip_device

Utilities勾选：

     Debug_console,lpuart_adapter,serial_manager,serial_manager_uart

Middleware勾选：

      File System->FAT File System->fatfs+sd,Memories

Board components 勾选：

      Xip_board

Abstraction Layer勾选：

      Codec,codec_wm8960_adapter,lpi2c_adapter

Software Components勾选：

      Codec_i2c,lists,wm8960

2.2 WAVE 头解析

  从上篇文章了解了WAV的头结构，所以需要播放wave文件，需要先解析头，知道wave文件的音频格式，音频数据大小，头解析代码如下：

1. uint8_t Fun_Wave_Header_Analyzer(void)
   
2. {
   
3.     char * datap;
   
4.     uint8_t ErrFlag = 0;
   
5. 
   
6. 
   
7.     datap = strstr((char*)Wav_HDBuffer,"RIFF");
   
8.      if(datap != NULL)
   
9.      {
   
10.              wav_header.chunk_size = ((uint32_t)*(Wav_HDBuffer+4)) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer + 5)) << 8) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer + 6)) << 16) +(((uint32_t)*(Wav_HDBuffer + 7)) << 24);
    
11.              movecnt += 8;
    
12. 
    
13.      }
    
14.      else
    
15.      {
    
16.             ErrFlag = 1;
    
17.         return ErrFlag;
    
18.      }
    
19. 
    
20.          datap = strstr((char*)(Wav_HDBuffer+movecnt),"WAVEfmt");
    
21.          if(datap != NULL)
    
22.          {
    
23.                  movecnt += 8;
    
24.                  wav_header.fmtchunk_size = ((uint32_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+0)) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 1)) << 8) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 2)) << 16) +(((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 3)) << 24);
    
25.                  wav_header.audio_format = ((uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+4) + (uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+5));
    
26.                  wav_header.num_channels = ((uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+6) + (uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+7));
    
27.                  wav_header.sample_rate  = ((uint32_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+8)) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 9)) << 8) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 10)) << 16) +(((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 11)) << 24);
    
28.                  wav_header.byte_rate    = ((uint32_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+12)) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 13)) << 8) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 14)) << 16) +(((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 15)) << 24);
    
29.                  wav_header.block_align  = ((uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+16) + (uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+17));
    
30.                  wav_header.bps          = ((uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+18) + (uint16_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+19));
    
31. 
    
32.                  movecnt +=(4+wav_header.fmtchunk_size);
    
33.          }
    
34.      else
    
35.      {
    
36.              ErrFlag = 1;
    
37.         return ErrFlag;
    
38.      }
    
39. 
    
40.          datap = strstr((char*)(Wav_HDBuffer+movecnt),"LIST");
    
41.          if(datap != NULL)
    
42.          {
    
43. 
    
44.                  movecnt += 4;
    
45. 
    
46.                  wav_header.list_size = ((uint32_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+0)) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 1)) << 8) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 2)) << 16) +(((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 3)) << 24);
    
47.                  movecnt +=(4+wav_header.list_size);
    
48. 
    
49.          } //LIST not Must
    
50. 
    
51.          datap = strstr((char*)(Wav_HDBuffer+movecnt),"data");
    
52.          if(datap != NULL)
    
53.          {
    
54. 
    
55.                  movecnt += 4;
    
56. 
    
57.                  wav_header.datachunk_size = ((uint32_t)*(Wav_HDBuffer+movecnt+0)) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 1)) << 8) + (((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 2)) << 16) +(((uint32_t)*(Wav_HDBuffer +movecnt+ 3)) << 24);
    
58.                  movecnt += 4;
    
59. 
    
60.                  ErrFlag = 0;
    
61.          }
    
62.      else
    
63.      {
    
64.              ErrFlag = 1;
    
65.         return ErrFlag;
    
66.      }
    
67. 
    
68.          PRINTF("Wave audio format is %d\r\n",wav_header.audio_format);
    
69.          PRINTF("Wave audio channel number is %d\r\n",wav_header.num_channels);
    
70.          PRINTF("Wave audio sample rate  is %d\r\n",wav_header.sample_rate);
    
71.          PRINTF("Wave audio byte rate is %d\r\n",wav_header.byte_rate);
    
72.          PRINTF("Wave audio block align is %d\r\n",wav_header.block_align);
    
73.          PRINTF("Wave audio bit per sample is %d\r\n",wav_header.bps);
    
74.          PRINTF("Wave audio data size is %d\r\n",wav_header.datachunk_size);
    
75. 
    
76.          return ErrFlag;
    
77. 
    
78. }

复制代码

主要分为RIFF 4大部分解析：“RIFF”,“fmt”,“LIST”,“data”。“data”块后面紧跟的4个字节是整个音频左右声道数据长度，用于后续fatfs读取音频数据使用，并且记录音频数据指针相对位置，用于读取wave文件时，直接跳转到对应的数据区域获取音频数据。

2.3 SD卡音频数据播放

    这里定义了audioBuff[4* 512]数组，用来读取sd卡wave文件数据存放，并且提取数组已经读好的音频数据送给SAI EMDA播放，直到播放完成数据已经和音频数据大小相等。

1. void SDWave_play()
   
2. {
   
3.         sai_transfer_t xfer;
   
4. 
   
5.     uint32_t i            = 0;
   
6.     FRESULT error;
   
7.         UINT bytesRead;
   
8. 
   
9. 
   
10.     txindex     = 0;
    
11.     rxindex     = 0;
    
12.     emptyBlock  = 0;
    
13.     fullBlock   = 0;
    
14.     sdReadCount =  0;
    
15. 
    
16.     memset(audioBuff, 0, BUFFER_SIZE * BUFFER_NUM);
    
17.     f_open(&g_fileObject, wav_file, (FA_READ));
    
18.     if (f_lseek(&g_fileObject, movecnt))
    
19.     {
    
20.         PRINTF("Set file pointer position failed. \r\n");
    
21.     }
    
22. 
    
23.     for (i = 0; i < BUFFER_NUM; i++)
    
24.     {
    
25.         error = f_read(&g_fileObject, (void *)(audioBuff + i * BUFFER_SIZE), BUFFER_SIZE, (UINT *)&bytesRead);
    
26.         if ((error) || (bytesRead != BUFFER_SIZE))
    
27.         {
    
28.             PRINTF("Read file failed. \r\n");
    
29.             return;
    
30.         }
    
31. 
    
32.         sdReadCount++;
    
33.         fullBlock++;
    
34.     }
    
35. 
    
36.     /* Wait for playback finished */
    
37.     while (istxFinished != true)
    
38.     {
    
39.         if ((emptyBlock > 0) && (sdReadCount < (wav_header.datachunk_size/BUFFER_SIZE)))
    
40.         {
    
41.             error = f_read(&g_fileObject, (void *)(audioBuff + rxindex * BUFFER_SIZE), BUFFER_SIZE, (UINT *)&bytesRead);
    
42.             if ((error) || (bytesRead != BUFFER_SIZE))
    
43.             {
    
44.                 PRINTF("Read file failed. \r\n");
    
45.                 f_close(&g_fileObject);
    
46. 
    
47.                 return;
    
48.             }
    
49. 
    
50.             rxindex = (rxindex + 1U) % BUFFER_NUM;
    
51.             emptyBlock--;
    
52.             fullBlock++;
    
53.             sdReadCount++;
    
54.         }
    
55. 
    
56.         if (fullBlock > 0)
    
57.         {
    
58.             xfer.data = audioBuff + txindex * BUFFER_SIZE;
    
59.             xfer.dataSize = BUFFER_SIZE;
    
60.             txindex   = (txindex + 1U) % BUFFER_NUM;
    
61. 
    
62.             if (kStatus_Success == SAI_TransferSendEDMA(DEMO_SAI, &SAI1_SAI_Tx_eDMA_Handle, &xfer))
    
63.             {
    
64.                     fullBlock--;
    
65.             }
    
66.         }
    
67.     }
    
68.     f_close(&g_fileObject);
    
69.     PRINTF("\r\nPlayback is finished!\r\n");
    
70. }
    
71. 
    
72. void callback(I2S_Type *base, sai_edma_handle_t *handle, status_t status, void *userData)
    
73. {
    
74. 
    
75.     sendCount++;
    
76.     emptyBlock++;
    
77. 
    
78.     if (sendCount == (wav_header.datachunk_size / BUFFER_SIZE))
    
79.     {
    
80.         istxFinished = true;
    
81.         sendCount = 0;
    
82. 
    
83.     }
    
84. 
    
85. }

复制代码

Callback记录每次512字节发完，并且判断发送的数据是否已经到了全部的wav音频数据大小。

三 测试结果

    准备一个wave文件，16bit 16K采样率双通道的文件，名称为music.wav, 放到已经做过fat32格式化的sd卡中，插入MIMXRT1060-EVK J39中，运行代码并部分，打印信息如下：

Please insert a card into board.

Card inserted.

Make file system......The time may be long ifthe card capacity is big.

SAIwav module test!

MUSICPLAY Start!

Wave audio format is 1

Wave audio channel number is 2

Wave audio sample rate  is 16000

Wave audio byte rate is 64000

Wave audio block align is 4

Wave audio bit per sample is 16

Wave audio data size is 2728440

Playback is begin!

Playback is finished!

同时，在J12音频接口接上耳机或者功放喇叭，可以听到你的美妙音乐。

附件为mcuxpresso10.3.0的工程代码，以及一个wave音频样例文件。

MIMXRT1062_SAI_sdcardwav.zip (1.45 MB, 下载次数: 22)

2021-4-8 15:21 上传

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music.zip (2.55 MB, 下载次数: 18)

2021-4-8 15:21 上传

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teddy1980

奇怪，我怎么没有声音呢