S3C2416裸机开发系列十九_Fatfs下播放录音wav音频文件
标签：wavfatfs音频播放s3c2416sd驱动
2014-06-11 09:551938人阅读评论(0)收藏举报
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s3c2416裸机开发（24）
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S3C2416裸机开发系列十九Fatfs下播放录音wav音频文件象棋小子 1048272975
对于多媒体资源，一般都是以文件的形式存储在固化存储器中。Fatfs所支持的fat32为windows支持的文件系统，因此在嵌入式系统中采用Fatfs文件系统可极大地扩展系统的应用。例如，把计算机上图片，音频，视频，文本等资源直接拷贝到嵌入式系统中的固化存储器中，在系统中即可直接应用这些资源。把嵌入式系统中录制的音频、视频直接保存成一定的格式，在计算机上可直接播放处理，把传感器采集的数据保存成txt或dat文件，在计算机上通过处理生成数据曲线分析等。笔者此处就wav音频文件的播放与录音进行简单的介绍。
1. wav音频格式Wave是录音时用的标准windows文件格式，文件扩展名为”.wav”，数据本身的格式为PCM或压缩型，它是由微软与IBM联合开发的用于音频数字存储的标准，采用RIFF文件格式结构。
RIFF全称资源互换文件格式，是windows下大部分多媒体文件遵循的一种文件结构，除了本文所说的波形格式数据(.wav)，采用RIFF格式结构的文件还有音频视频交错格式(.avi)、位图格式(.rdi)、MIDI格式(.rmi)、调色板格式(.pal)、多媒体电影(.rmn)、动画光标(.ani)。
RIFF结构的基本单元为chunk，它的结构如下：
struct chunk {
unsignedint id; /* 块标志 */
unsignedint size; /* 块大小 */
unsigned chardata[size]; /* 块内容 */
}
Id为4个ascii字符组成，用来识别块中所包含的数据，如”RIFF”、”WAV ”、”data”、”fmt ”等；size是存储在data域中数据的长度，不包括id与size域的大小；data[size]为该块保存的数据，以字为单位排列。
wav音频文件作为RIFF结构，其由若干个chunk组成，按照在文件中的位置包括：RIFF chunk，fmt chunk，fact chunk(可选)，data chunk。所有RIFF结构文件均会首先包含RIFF chunk，并指明RIFF类型，此处为”WAVE”。对于wav文件，在fmt chunk中指明音频文件的信息，例如采样位数、采样频率、声道数、编码方式等。对于压缩型wav音频，还会有一个fact chunk，用以指明解压后音频数据的大小，对于PCM非压缩wav文件，并没有该chunk。音频数据保存在data chunk中，根据fmt chunk中指明的声道数以及采样位数，wav音频数据存放形式有不同的方式。
一个PCM格式的wav结构定义Wav.h如下：
#ifndef __WAV_H__
#define __WAV_H__
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
//资源互换文件格式RIFF，树状结构，基本单位是chunk，整个文件由chunk构成
typedef struct RIFF_HEADER {
char Riff_ID[4];
unsigned int Riff_Size;//记录整个RIFF文件的大小，除ID和Size这两个变量
char Riff_Format[4];
} RIFF_HEADER;
typedef struct WAVE_FORMAT {
unsigned short FormatTag; //声音的格式代号
unsigned short Channels; //声音通道
unsigned int SamplesPerSec; //采样率
unsigned int AvgBytesPerSec; //=采样率*区块对其单位
unsigned short BlockAlign; //区块对其单位=每个取样所需位数*声音通道/8
unsigned short BitsPerSample; //每个取样所需位数
} WAVE_FORMAT;
typedef struct FMT_CHUNK {
char Fmt_ID[4];
unsigned int Fmt_Size;//记录fmt的大小
WAVE_FORMAT WaveFormat;
} FMT_CHUNK;
typedef struct DATA_CHUNK {
char Data_ID[4];
unsigned int Data_Size;//记录data区的大小
} DATA_CHUNK;
typedef struct WAVE_HEADER {
RIFF_HEADER RiffHeader;
FMT_CHUNK FmtChunk;
DATA_CHUNK DataChunk;
} WAVE_HEADER;
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /*__WAV_H__*/
根据以上的wav结构定义，一个录音文件的wav文件头可如下定义：
static WAVE_HEADER RecorderWaveHeader = {
'R', 'I', 'F', 'F',
sizeof(WAVE_HEADER) - 8,//整个wave文件大小,初始化值
'W', 'A', 'V', 'E',
'f', 'm', 't', ' ',
sizeof(FMT_CHUNK) - 8,
1,//编码方式，线性PCM编码
1,//单声道
10000,//采样率为10k
20000,//每个采样2个字节
2,//每个采样2个字节
16,//每个采样需16位
'd', 'a', 't', 'a',
0, //data长度初始化为0
};
2. wav音频文件的播放或录音sd卡由于其可插拔、灵活性好，通常应用于设备的扩展存储应用。计算机上wav音频等文件可轻易地拷贝到fat32格式的sd卡上，在嵌入式系统中要使用sd卡，首先需实现sd卡驱动，这在前面的章节有详细的介绍，此处不再详述。fat32文件的读写还需要相应文件系统的接口支持，此处选用Fatfs，对于不同的嵌入式系统，这是需要移植的部分，关于s3c2416下Fatfs文件系统的移植在前面章节有详细的介绍，此处不再详述。从wav文件读出音频数据后(播放)，还需要把音频数据传输给声卡，声卡还原出声音模拟信号，即可听到声音。音频数据的处理需要用到音频编解码器，数据的传输也有一定的音频总线要求，因此还需要音频驱动的实现，这部分在前面的章节有详细的介绍，此处不再详述。
3. 应用实例工程中利用串口对耳机音量进行加大、调小，对Mic录音进行灵敏度的调节，通过串口输入进行播放wav音频或开始录音。播放时实时显示播放进度并可按下’s’后停止播放，录音时实时显示录音wav文件的大小并可按下’s’后停止录音。
main.c的内容如下:
#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,//整个wave文件大小
'W', 'A', 'V', 'E',
'f', 'm', 't', ' ',
sizeof(FMT_CHUNK) - 8,
1,//编码方式，线性PCM编码
1,//单声道
10000,//采样率为10k
20000,//每个采样2个字节
2,//每个采样2个字节
16,//每个采样需16位
'd', 'a', 't', 'a',
0, //data长度初始化为0
};
// 音频数据缓存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,音频芯片控制
IIS_Init(); // IIS音频接口初始化
WM8960_Init(); // 音频编解码器初始化
RTC_GetTime(&Time); // 显示RTC时间
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; // 进入播放test.wav状态 while(1) { switch (State) { case 0: // 操作选择 WM8960_HeadphoneStop(); WM8960_RecorderStop(); IIS_TxPause(); IIS_RxPause(); Uart0_SendString("rnSelect:rn" "0: Play test.wavrn"
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