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8位機(jī)也玩音頻-Arduino+SD+DAC+運(yùn)放打造的播放器

8位機(jī) Arduino SD DAC

2017-09-20
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作者：zhanzr
來(lái)源：21ic

[導(dǎo)讀]
比如本文要介紹的Adafruit Wave Shield,就能是專(zhuān)門(mén)為Arduino設(shè)計(jì)的音頻模塊.確切的說(shuō)是為AVR這一類(lèi)的8位機(jī)而設(shè)計(jì)的音頻模塊.下文將從硬件到軟件詳細(xì)介紹一下子此模塊的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)與使用方法.

圖插在Arduino Uno板子上

圖帶上耳機(jī)

也懶得去追求美觀了,只求扎實(shí)與連接可靠.有幾個(gè)件沒(méi)有焊接的屬于套件中沒(méi)有包含的器件,是些指示,接口之類(lèi)的, 并不影響主要功能.

下面看看原理圖:

圖板子的原理圖

原理同總共就這一頁(yè).不難看出,板子是通過(guò)DAC片(MCP4921)來(lái)播放音頻的,這是個(gè)12bit的單通道,參數(shù)上與大多數(shù)有DAC的片如STM32的內(nèi)置DAC類(lèi)似. 但是分立的DAC肯定效果要好點(diǎn). DAC過(guò)了之后加了兩級(jí)運(yùn)放進(jìn)行放大, 運(yùn)放電路也是簡(jiǎn)單粗暴, 僅僅進(jìn)行電流加強(qiáng), 這是因?yàn)镈AC輸出的幅度已經(jīng)足夠. 另外使用74125隔離后使用SPI來(lái)讀取SD卡. 這個(gè)SD卡才是這板子較為重要的部分. 因?yàn)镾D卡意味著能播放的數(shù)據(jù)源超級(jí)大了. 相比而言,12bit的DAC雖然性能還說(shuō)的過(guò)去, 但不是那么必要, 因?yàn)锳rduino板子幾乎都有通過(guò)PWM+濾波器來(lái)播放音頻的選項(xiàng). 但是這板子不僅僅是個(gè)SD卡擴(kuò)展kit,分立DAC+運(yùn)放的組合起碼在教育意義上較大. 很多人能夠通過(guò)這板子來(lái)理解基本的音頻播放電路的原理. Arduino是通過(guò)SPI接口來(lái)讀取SD卡的.

安裝Arduino庫(kù)

Arduino的一大特點(diǎn)是能利用的庫(kù)函數(shù)很豐富. 如何使用這個(gè)模塊, 當(dāng)然自己來(lái)寫(xiě)FAT讀取,再進(jìn)行DAC操作也是可以的. 但那樣做之前不妨試試別人寫(xiě)好的庫(kù)來(lái)評(píng)估一下子硬件也是很好的. 作者相信這也是Arduino這種開(kāi)源硬件這么流行的原因: 方便快捷評(píng)估硬件.這一點(diǎn)效率在真正的開(kāi)發(fā)中很重要.在DIY中也是如此,因?yàn)榭梢詤⒖紕e人成果,激發(fā)你的創(chuàng)作靈感. 當(dāng)沒(méi)有庫(kù)的時(shí)候也要發(fā)揮自己動(dòng)手的開(kāi)創(chuàng)精神, 有庫(kù)的時(shí)候就要先去利用.

以下這個(gè)庫(kù)函數(shù)封裝了讀取SD卡與通過(guò)MCP4921來(lái)播放wav文件的功能:

https://github.com/adafruit/WaveHC

通過(guò)git下載也好,直接下載zip也好. 總之下載好解壓之后把WaveHC這個(gè)文件夾拷貝到你的Arduino的庫(kù)文件夾中. 系統(tǒng)中Arduino的庫(kù)文件夾這樣查看:

圖 Arduino的庫(kù)文件夾

轉(zhuǎn)換音頻

首先找個(gè)SD卡, 用TF+卡套也可以. 本人使用的是16G的SDHC卡, 最好是先進(jìn)行格式化成FAT32格式. 再到你電腦上找?guī)讉€(gè)想聽(tīng)的歌曲要轉(zhuǎn)成單通道44.1KHz或以下, 16bit或以下的wav文件. 這里面我們使用Audacity來(lái)進(jìn)行:

http://www.audacityteam.org/

這軟件本人在其他文章中寫(xiě)了不少, 這里從簡(jiǎn), 不清楚的可以留言或翻之前的文章.

比如要轉(zhuǎn)化某mp3文件,首先當(dāng)然是打開(kāi)該文件: