Мы прошли два предыдущих шага, научившись проигрывать мелодию с помощью ШИМ-а и SD/MMC карточки. Теперь настала пора качеству!
Первое, что нужно сделать — обзавестись SPI ЦАП-ом. Почему SPI? — у Arduino крайне мало портов для ЦАП-а с параллельным интерфейсом, да и рациональнее использовать последовательный. Самый дешевый (и единственный доступный): MCP4921. либо другой совместимый.
12Bit, ну почти 16 :); Rail-to-Rail; и стоит копеечку.
Как работает ЦАП, мы уже знаем из статьи R2R ЦАП, поэтому не обязательно к этому возвращаться. Также он требует опорного напряжения (VREF). Из документации можно узнать, что этот ЦАП применяют везде, кроме звукотехники. Но ничего страшного, так как звук — это сигнал определенной формы и схема не будет сильно отличаться от остальных.
Схема для частоты дискретизации ~22KHz: R2 и C2 — фильтр несущей частоты.
Схема для частоты дискретизации >>22KHz: Здесь фильтр вообще не нужен.
Также не следует забывать, что в общую цепь питания ЦАП нужно поставить конденсатор(ы) емкостью 0.1uF.
Если вы питаете ЦАП от 3.3v, то Arduino нужно также запитать от этого источника, либо использовать конвертер уровней!
Протокол у ЦАП-а прост как дважды два. CS и LDAC — можно и вовсе прижать к земле.
Биты данных
15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
Выбрать канал, но здесь не используется (0 = A, 1 = B) | VREF буферизация, во избежание помех (1, 0) | Увеличение выходного сигнала в n раз (1 = 1x, 0 = 2x) | Контроль выхода (1 = Ничего, 0 = Выходной буфер отключен, Z состояние) | D11 | D10 | D9 | D8 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
Что весьма интересно: такой же ЦАП стоит в Arduino Wave Shield, поэтому можно не изобретать велосипед снова, а использовать их библиотеку WaveHC, которая вполне подойдет для наших целей. Но прежде необходимо подключить к Arduino SD/MMC карту, если вы еще это не сделали. Желательно, чтобы провод от SD/MMC был коротким и защищен от помех.
Далее, поменяем конфигурационный файл библиотеки:
WaveHC.h
1 2 3 4 5 6 7 | ... #define OPTIMIZE_CONTIGUOUS 1 //Оптимизация открытия файлов ... #define DVOLUME 0 //Отключить программную регуляцию громкости ... #define RATE_ERROR_LEVEL 0 //Игнорируем все ошибки. Начхать на все ограничения! ... |
Теперь мы можем воспроизводить .wav файлы формата: PCM 16-bit MONO 44KHz(а может и больше).
Загрузим тестовый скетч:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 | /* * This example plays every .WAV file it finds on the SD card in a loop */ #include <WaveHC.h> #include <WaveUtil.h> SdReader card; // This object holds the information for the card FatVolume vol; // This holds the information for the partition on the card FatReader root; // This holds the information for the volumes root directory WaveHC wave; // This is the only wave (audio) object, since we will only play one at a time uint8_t dirLevel; // indent level for file/dir names (for prettyprinting) dir_t dirBuf; // buffer for directory reads #define error(msg) error_P(PSTR(msg)) void play(FatReader &dir); //////////////////////////////////// SETUP void setup() { Serial.begin(9600); // set up Serial library at 9600 bps for debugging putstring_nl("\nWave test!"); // say we woke up! putstring("Free RAM: "); // This can help with debugging, running out of RAM is bad Serial.println(FreeRam()); // if (!card.init(true)) { //play with 4 MHz spi if 8MHz isn't working for you if (!card.init()) { //play with 8 MHz spi (default faster!) error("Card init. failed!"); // Something went wrong, lets print out why } // enable optimize read - some cards may timeout. Disable if you're having problems card.partialBlockRead(true); // Now we will look for a FAT partition! uint8_t part; for (part = 0; part < 5; part++) { // we have up to 5 slots to look in if (vol.init(card, part)) break; // we found one, lets bail } if (part == 5) { // if we ended up not finding one :( error("No valid FAT partition!"); // Something went wrong, lets print out why } // Lets tell the user about what we found putstring("Using partition "); Serial.print(part, DEC); putstring(", type is FAT"); Serial.println(vol.fatType(), DEC); // FAT16 or FAT32? // Try to open the root directory if (!root.openRoot(vol)) { error("Can't open root dir!"); // Something went wrong, } // Whew! We got past the tough parts. putstring_nl("Files found (* = fragmented):"); // Print out all of the files in all the directories. root.ls(LS_R | LS_FLAG_FRAGMENTED); } void loop() { root.rewind(); play(root); } void error_P(const char *str) { PgmPrint("Error: "); SerialPrint_P(str); sdErrorCheck(); while(1); } void sdErrorCheck(void) { if (!card.errorCode()) return; PgmPrint("\r\nSD I/O error: "); Serial.print(card.errorCode(), HEX); PgmPrint(", "); Serial.println(card.errorData(), HEX); while(1); } void play(FatReader &dir) { FatReader file; while (dir.readDir(dirBuf) > 0) { // Read every file in the directory one at a time if (!DIR_IS_SUBDIR(dirBuf) && strncmp_P((char *)&dirBuf.name[8], PSTR("WAV"), 3)) { continue; } Serial.println(); // clear out a new line for (uint8_t i = 0; i < dirLevel; i++) { Serial.write(' '); // this is for prettyprinting, put spaces in front } if (!file.open(vol, dirBuf)) { // open the file in the directory error("file.open failed"); // something went wrong } if (file.isDir()) { // check if we opened a new directory putstring("Subdir: "); printEntryName(dirBuf); Serial.println(); dirLevel += 2; // add more spaces // play files in subdirectory play(file); // recursive! dirLevel -= 2; } else { // Aha! we found a file that isnt a directory putstring("Playing "); printEntryName(dirBuf); // print it out if (!wave.create(file)) { // Figure out, is it a WAV proper? putstring(" Not a valid WAV"); // ok skip it } else { Serial.println(); // Hooray it IS a WAV proper! wave.play(); // make some noise! uint8_t n = 0; while (wave.isplaying) {// playing occurs in interrupts, so we print dots in realtime putstring("."); if (Serial.available()>0) {wave.stop(); break;} if (!(++n % 32))Serial.println(); delay(100); } Serial.read(); sdErrorCheck(); // everything OK? // if (wave.errors)Serial.println(wave.errors); // wave decoding errors } } } } |
Настало время самих звуковых файлов: конвертируем в нужный формат, хоть с помощью Itunes и складываем «как попало» на SD/MMC карточку. Так как выход и ЦАП слабый, нужен усилитель и конденсатор на выходе (последовательно, ~4uF). Либо вы можете подключить его к линейному входу ПК. Я использовал такую схему:
Результаты: (через линейный вход)
- Michael Jackson — Billie Jean 44,1KHz
- Michiru Yamane — Tragic Price 44,1KHz
- Michiru Yamane — Melancholy Joachim 48KHz
PS: Киркорова не нашлось, извините 🙂
Как воспроизводить файлы в хаотичном порядке?
А как воспроизводить звук через наушники с подключенного к ардуино микрофона?
Не могу конкретно описать, что нужно сделать, но задача не из сложных.
Необходимо изменить код библиотеки для ЦАП и прямым потоком слать данные с аналогового порта.
Если будет время, то на досуге попробую.
здравствуйте как сделать чтобы звук который идет через микрофон вышло с наушника на ардуино спасибо
Добрый день, подскажите каким образом решается проблема битности звука, ведь ЦАП 12-битный, а файл 16-тибитный ?
Здравствуйте.
Эта проблема решается обычным делением, а точнее сдвигом data >> 4.