S3C2416裸機開發(fā)系列十九_Fatfs下播放錄音wav音頻文件

標簽：wavfatfs音頻播放s3c2416sd驅(qū)動

2014-06-11 09:551938人閱讀評論(0)收藏舉報

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s3c2416裸機開發(fā)（24）

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象棋小子 1048272975

對于多媒體資源，一般都是以文件的形式存儲在固化存儲器中。Fatfs所支持的fat32為windows支持的文件系統(tǒng)，因此在嵌入式系統(tǒng)中采用Fatfs文件系統(tǒng)可極大地擴展系統(tǒng)的應用。例如，把計算機上圖片，音頻，視頻，文本等資源直接拷貝到嵌入式系統(tǒng)中的固化存儲器中，在系統(tǒng)中即可直接應用這些資源。把嵌入式系統(tǒng)中錄制的音頻、視頻直接保存成一定的格式，在計算機上可直接播放處理，把傳感器采集的數(shù)據(jù)保存成txt或dat文件，在計算機上通過處理生成數(shù)據(jù)曲線分析等。筆者此處就wav音頻文件的播放與錄音進行簡單的介紹。

Wave是錄音時用的標準windows文件格式，文件擴展名為”.wav”，數(shù)據(jù)本身的格式為PCM或壓縮型，它是由微軟與IBM聯(lián)合開發(fā)的用于音頻數(shù)字存儲的標準，采用RIFF文件格式結構。

RIFF全稱資源互換文件格式，是windows下大部分多媒體文件遵循的一種文件結構，除了本文所說的波形格式數(shù)據(jù)(.wav)，采用RIFF格式結構的文件還有音頻視頻交錯格式(.avi)、位圖格式(.rdi)、MIDI格式(.rmi)、調(diào)色板格式(.pal)、多媒體電影(.rmn)、動畫光標(.ani)。

RIFF結構的基本單元為chunk，它的結構如下：

struct chunk {

unsignedint id; /* 塊標志 */

unsignedint size; /* 塊大小 */

unsigned chardata[size]; /* 塊內(nèi)容 */

}

Id為4個ascii字符組成，用來識別塊中所包含的數(shù)據(jù)，如”RIFF”、”WAV ”、”data”、”fmt ”等；size是存儲在data域中數(shù)據(jù)的長度，不包括id與size域的大??；data[size]為該塊保存的數(shù)據(jù)，以字為單位排列。

wav音頻文件作為RIFF結構，其由若干個chunk組成，按照在文件中的位置包括：RIFF chunk，fmt chunk，fact chunk(可選)，data chunk。所有RIFF結構文件均會首先包含RIFF chunk，并指明RIFF類型，此處為”WAVE”。對于wav文件，在fmt chunk中指明音頻文件的信息，例如采樣位數(shù)、采樣頻率、聲道數(shù)、編碼方式等。對于壓縮型wav音頻，還會有一個fact chunk，用以指明解壓后音頻數(shù)據(jù)的大小，對于PCM非壓縮wav文件，并沒有該chunk。音頻數(shù)據(jù)保存在data chunk中，根據(jù)fmt chunk中指明的聲道數(shù)以及采樣位數(shù)，wav音頻數(shù)據(jù)存放形式有不同的方式。

一個PCM格式的wav結構定義Wav.h如下：

#ifndef __WAV_H__

#define __WAV_H__

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

//資源互換文件格式RIFF，樹狀結構，基本單位是chunk，整個文件由chunk構成

typedef struct RIFF_HEADER {

char Riff_ID[4];

unsigned int Riff_Size;//記錄整個RIFF文件的大小，除ID和Size這兩個變量

char Riff_Format[4];

} RIFF_HEADER;

typedef struct WAVE_FORMAT {

unsigned short FormatTag; //聲音的格式代號

unsigned short Channels; //聲音通道

unsigned int SamplesPerSec; //采樣率

unsigned int AvgBytesPerSec; //=采樣率*區(qū)塊對其單位

unsigned short BlockAlign; //區(qū)塊對其單位=每個取樣所需位數(shù)*聲音通道/8

unsigned short BitsPerSample; //每個取樣所需位數(shù)

} WAVE_FORMAT;

typedef struct FMT_CHUNK {

char Fmt_ID[4];

unsigned int Fmt_Size;//記錄fmt的大小

WAVE_FORMAT WaveFormat;

} FMT_CHUNK;

typedef struct DATA_CHUNK {

char Data_ID[4];

unsigned int Data_Size;//記錄data區(qū)的大小

} DATA_CHUNK;

typedef struct WAVE_HEADER {

RIFF_HEADER RiffHeader;

FMT_CHUNK FmtChunk;

DATA_CHUNK DataChunk;

} WAVE_HEADER;

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif /*__WAV_H__*/

根據(jù)以上的wav結構定義，一個錄音文件的wav文件頭可如下定義：

static WAVE_HEADER RecorderWaveHeader = {

'R', 'I', 'F', 'F',

sizeof(WAVE_HEADER) - 8,//整個wave文件大小,初始化值

'W', 'A', 'V', 'E',

'f', 'm', 't', ' ',

sizeof(FMT_CHUNK) - 8,

1,//編碼方式，線性PCM編碼

1,//單聲道

10000,//采樣率為10k

20000,//每個采樣2個字節(jié)

2,//每個采樣2個字節(jié)

16,//每個采樣需16位

'd', 'a', 't', 'a',

0, //data長度初始化為0

};

sd卡由于其可插拔、靈活性好，通常應用于設備的擴展存儲應用。計算機上wav音頻等文件可輕易地拷貝到fat32格式的sd卡上，在嵌入式系統(tǒng)中要使用sd卡，首先需實現(xiàn)sd卡驅(qū)動，這在前面的章節(jié)有詳細的介紹，此處不再詳述。fat32文件的讀寫還需要相應文件系統(tǒng)的接口支持，此處選用Fatfs，對于不同的嵌入式系統(tǒng)，這是需要移植的部分，關于s3c2416下Fatfs文件系統(tǒng)的移植在前面章節(jié)有詳細的介紹，此處不再詳述。從wav文件讀出音頻數(shù)據(jù)后(播放)，還需要把音頻數(shù)據(jù)傳輸給聲卡，聲卡還原出聲音模擬信號，即可聽到聲音。音頻數(shù)據(jù)的處理需要用到音頻編解碼器，數(shù)據(jù)的傳輸也有一定的音頻總線要求，因此還需要音頻驅(qū)動的實現(xiàn)，這部分在前面的章節(jié)有詳細的介紹，此處不再詳述。

工程中利用串口對耳機音量進行加大、調(diào)小，對Mic錄音進行靈敏度的調(diào)節(jié)，通過串口輸入進行播放wav音頻或開始錄音。播放時實時顯示播放進度并可按下’s’后停止播放，錄音時實時顯示錄音wav文件的大小并可按下’s’后停止錄音。

main.c的內(nèi)容如下:

#include"s3c2416.h"

#include"UART0.h"

#include"ff.h"

#include"diskio.h"

#include "RTC.h"

#include"Wav.h"

#include"IIS.h"

#include"IIC.h"

#include"WM8960.h"

staticWAVE_HEADER RecorderWaveHeader = {

'R', 'I', 'F', 'F',

sizeof(WAVE_HEADER) - 8,//整個wave文件大小

'W', 'A', 'V', 'E',

'f', 'm', 't', ' ',

sizeof(FMT_CHUNK) - 8,

1,//編碼方式，線性PCM編碼

1,//單聲道

10000,//采樣率為10k

20000,//每個采樣2個字節(jié)

2,//每個采樣2個字節(jié)

16,//每個采樣需16位

'd', 'a', 't', 'a',

0, //data長度初始化為0

};

// 音頻數(shù)據(jù)緩存20KB

unsigned charAudioBuffer[20*1024];

int main()

{

FATFS fs;

FIL file;

FRESULT Res;

unsigned int i;

unsigned int BufferLen;

unsigned char *pData;

WAVE_HEADER WaveHeader;

int ByteWrite, ByteRead;

unsigned char State;

unsigned char VolumeLevel;

unsigned short Command;

const char Path1[] = "test.wav";

const char Path2[] = "1.wav";

char FilePath[256];

unsigned int Size = 0;

unsigned int AudioSize = 0;

unsigned int TotalSize = 0;

RTC_Time Time = {

2014, 5, 22, 23, 00, 0, 5

};

RTC_Init(&Time); // RTC初始化

Uart0_Init(); // 串口初始化

IIC_Init(); //IIC初始化,音頻芯片控制

IIS_Init(); // IIS音頻接口初始化

WM8960_Init(); // 音頻編解碼器初始化

RTC_GetTime(&Time); // 顯示RTC時間

Uart0_Printf("Time: %4d/%02d/%02d%02d:%02d:%02drn", Time.Year,

Time.Month, Time.Day, Time.Hour,Time.Min, Time.Sec);

f_mount(&fs, "" , 0);

ByteRead = 0;

pData = (unsigned char *)0;

for (i=0; i

FilePath[i] = Path1[i];

}

State = 1; // 進入播放test.wav狀態(tài)

while(1) {

switch (State) {

case 0: // 操作選擇

WM8960_HeadphoneStop();

WM8960_RecorderStop();

IIS_TxPause();

IIS_RxPause();

Uart0_SendString("rnSelect:rn"

"0: Play test.wavrn"