（番外13）GD32L233评测-来点音乐

韵湖葱白

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<i class="pstatus"> 本帖最后由 韵湖葱白 于 2022-3-10 11:57 编辑 </i> ## 前言 开工第二天，花半个小时搞定pwm驱动无源蜂鸣器播放音乐。 ## 无源蜂鸣器 ；所谓无源，是指蜂鸣器内部不带震荡源，需要频率信号驱动。 有源蜂鸣器 | 无源蜂鸣器 ---|--- 有震荡源-频率固定 | 无震荡源-频率可控 管脚有方向 | 管脚无方向 单向有内阻，一般超过1KΩ | 双向有内阻，一般几百Ω 有电路板 | 无电路板 通电即发声 | 频率信号驱动 贵 | 便宜 由于无源蜂鸣器由频率信号控制，我们可以通过调整控制频率的方式来播放音乐。 人耳能够感受到的声音频率范围为20HZ ~ 20KHZ，音乐的频率一般是几百HZ，不超过2KHZ。 假设我们的定时器频率是100MHZ，我们需要通过分频的方式把PWM的频率降到音乐的频率范围之内：把prescaler值设置为999，频率降为100KHZ，通过调整period使输出频率在声音的范围内。 例如，C调音阶1的频率是262HZ，那么period值就是：100K/262≈382 我们把接口进行封装（代码GD32）： ``` void timer3_freq_change(uint32_t freq_base, uint16_t freq) { uint16_t period = freq_base / freq; timer_autoreload_value_config(TIMER2, period); timer_event_software_generate(TIMER2, TIMER_EVENT_SRC_UPG); } ``` 其中，freq_base是prescaler之后的值，freq是声音的频率值，我们把这个接口再封装一把。 ``` #define TIMER_FREQ_BASE 100000// 100K #define TIMER_PRESCALER 639 // 分频系数 * 100K = 64M #define PLAY_SOUND(note)timer3_freq_change(TIMER_FREQ_BASE, note) ``` 到这里，播放声音的接口就搞定了。 ## 一点乐理 上面我们已经搞定了播放声音的方式，那么在乐理中，我们还需要知道音乐的调子和节拍。 看一段简谱。  简谱的左上角一般标示了这首歌的调子，节拍数和BPM。 《祝你生日快乐》是C调，3/4表示4分音符为1拍，每小节3拍，小蝌蚪=100表示每分钟100拍。 有了这几个数据，我们就可以算出来每拍音符的时长=60s/100=600ms。 关于简谱中的记法： 音符的下点表示低音，上点表示高音，-表示延长音，一个下划线表示时长减半，N个下划线表示时长缩小2^N倍。 ()表示间奏或者过门，‖::‖表示重复，上括号表示连音。 如上划横线部分，表示： 前一节：7播放600ms，-表示7继续播放600ms，5下划线播放300ms，5下划线播放300ms，共播放1800ms。 后一节：6播放600ms，5播放600ms，2上加点播放600ms，共播放1800ms。 ## 代码部分 ### 音符 我们把音符的频率用数组枚举出来备用： ``` const uint16_t freq_A[] = { 0, 221,248,278,294,330,371,416, ///< 低音1-7 441,495,556,589,661,742,833, ///< 普通音1-7 882,990, 1112, 1178, 1322, 1484, 1665 ///< 高音1-7 }; const uint16_t freq_B[] = { 0, 248,278,294,330,371,416,467, ///< 低音1-7 495,556,589,661,742,833,935, ///< 普通音1-7 990, 1112, 1178, 1322, 1484, 1665, 1869 ///< 高音1-7 }; const uint16_t freq_C[] = { 0, 131,147,165,175,196,221,248, ///< 低音1-7 262,294,330,350,393,441,495, ///< 普通音1-7 525,589,661,700,786,882,990 ///< 高音1-7 }; const uint16_t freq_D[] = { 0, 147,165,175,196,221,248,278, ///< 低音1-7 294,330,350,393,441,495,556, ///< 普通音1-7 589,661,700,786,882,990, 1112 ///< 高音1-7 }; const uint16_t freq_E[] = { 0, 165,175,196,221,248,278,312, ///< 低音1-7 330,350,393,441,495,556,624, ///< 普通音1-7 661,700,786,882,990, 1112, 1248 ///< 高音1-7 }; const uint16_t freq_F[] = { 0, 175,196,221,234,262,294,330, ///< 低音1-7 350,393,441,495,556,624,661, ///< 普通音1-7 700,786,882,935, 1049, 1178, 1322 ///< 高音1-7 }; const uint16_t freq_G[] = { 0, 196,221,234,262,294,330,371, ///< 低音1-7 393,441,495,556,624,661,742, ///< 普通音1-7 786,882,935, 1049, 1178, 1322, 1484 ///< 高音1-7 }; ``` 这里用一个数组把它们组织起来方便调用： ``` const uint16_t *FREQS[] = {freq_A, freq_B, freq_C, freq_E, freq_F, freq_G}; ``` 同时对外开放一个枚举量方便外部调用（外部只需要知道调号就可以用，并不需要关心具体的频率值）： ``` typedef enum { TONE_A, TONE_B, TONE_C, TONE_D, TONE_E, TONE_F, TONE_G, }tone_e; ``` ## 制谱 从上面的推断来看，实际上单个音符的播放时间只跟bpm有关系，在编程上我们需要关心的只有一个点： **如何表示不同播放时长的音符？** 这里，我们需要用点数学或者编程的技巧。 我们用有规律的数字来表示不同的播放时长，用一个表来说明一下： 音符 | 数学表示方法 ---|--- 0（空） | 0 低音1-7 | 1-7 普通1-7 | 8-14 高音1-7 | 15-21 ---|--- 低音1-7(1个下划线) | 31-37 普通1-7(1个下划线) | 38-44 高音1-7(1个下划线) | 45-51 ---|--- 低音1-7(2个下划线) | 61-67 普通1-7(2个下划线) | 68-74 高音1-7(2个下划线) | 75-81 ---|--- 低音1-7(3个下划线) | 91-97 普通1-7(3个下划线) | 98-104 高音1-7(3个下划线) | 105-111 ---|--- 低音1-7(4个下划线) | 121-127 普通1-7(4个下划线) | 128-134 高音1-7(4个下划线) | 135-141 这里用到了线性的表示方法，我们在写程序的时候，就可以很愉快的用if else搞定了。 ``` void play_music(uint16_t bpm, tone_e tone, uint16_t *data, uint16_t len) { uint16_t delay = 60000/bpm; uint8_t index; const uint16_t *freq = FREQS[tone]; for (index = 0; index < len; index++) { if (data[index] <= HIGH7) { /* 基本音阶 */ PLAY_SOUND(freq[data[index]]); delay_ms(delay); } else if (data[index] <= HIGH7_) { /* 1个_ */ PLAY_SOUND(freq[data[index]-30]); delay_ms(delay/2); } else if (data[index] <= HIGH7_2) { /* 2个_ */ PLAY_SOUND(freq[data[index]-60]); delay_ms(delay/4); } else if (data[index] <= HIGH7_3) { /* 3个_ */ PLAY_SOUND(freq[data[index]-90]); delay_ms(delay/8); } else if (data[index] <= HIGH7_4) { /* 4个_ */ PLAY_SOUND(freq[data[index]-120]); delay_ms(delay/16); } } } ``` 在上面的程序中，我们再次用到了编程技巧，用简单的宏定义替换数字，方便我们制谱。 ``` 0 = BASE0 1低音 = LOW1 1 = BASE1 1高音 = HIGH1 1一个下划线 = BASE1_ 1两个下划线 = BASE1_2 1三个下划线 = BASE1_3 1四个下划线 = BASE1_4 ``` 有了这个关系，我们就可以很轻松的制谱了。 例如《祝你生日快乐》中的划横线部分，表示出来就是： ` BASE7, BASE7, BASE5_, BASE5_ ` ` BASE6, BASE5, HIGH2 ` 到这里，我们就可以很轻松的翻译一首歌了。 我们把宏定义也贴一把： ``` #define BASE0 0 #define LOW1 1 #define LOW2 2 #define LOW3 3 #define LOW4 4 #define LOW5 5 #define LOW6 6 #define LOW7 7 #define BASE1 8 #define BASE2 9 #define BASE3 10 #define BASE4 11 #define BASE5 12 #define BASE6 13 #define BASE7 14 #define HIGH1 15 #define HIGH2 16 #define HIGH3 17 #define HIGH4 18 #define HIGH5 19 #define HIGH6 20 #define HIGH7 21 #define LOW1_ (30+LOW1) #define LOW2_ (30+LOW2) #define LOW3_ (30+LOW3) #define LOW4_ (30+LOW4) #define LOW5_ (30+LOW5) #define LOW6_ (30+LOW6) #define LOW7_ (30+LOW7) #define BASE1_ (30+BASE1) #define BASE2_ (30+BASE2) #define BASE3_ (30+BASE3) #define BASE4_ (30+BASE4) #define BASE5_ (30+BASE5) #define BASE6_ (30+BASE6) #define BASE7_ (30+BASE7) #define HIGH1_ (30+HIGH1) #define HIGH2_ (30+HIGH2) #define HIGH3_ (30+HIGH3) #define HIGH4_ (30+HIGH4) #define HIGH5_ (30+HIGH5) #define HIGH6_ (30+HIGH6) #define HIGH7_ (30+HIGH7) #define LOW1_2 (60+LOW1) #define LOW2_2 (60+LOW2) #define LOW3_2 (60+LOW3) #define LOW4_2 (60+LOW4) #define LOW5_2 (60+LOW5) #define LOW6_2 (60+LOW6) #define LOW7_2 (60+LOW7) #define BASE1_2 (60+BASE1) #define BASE2_2 (60+BASE2) #define BASE3_2 (60+BASE3) #define BASE4_2 (60+BASE4) #define BASE5_2 (60+BASE5) #define BASE6_2 (60+BASE6) #define BASE7_2 (60+BASE7) #define HIGH1_2 (60+HIGH1) #define HIGH2_2 (60+HIGH2) #define HIGH3_2 (60+HIGH3) #define HIGH4_2 (60+HIGH4) #define HIGH5_2 (60+HIGH5) #define HIGH6_2 (60+HIGH6) #define HIGH7_2 (60+HIGH7) #define LOW1_3 (90+LOW1) #define LOW2_3 (90+LOW2) #define LOW3_3 (90+LOW3) #define LOW4_3 (90+LOW4) #define LOW5_3 (90+LOW5) #define LOW6_3 (90+LOW6) #define LOW7_3 (90+LOW7) #define BASE1_3 (90+BASE1) #define BASE2_3 (90+BASE2) #define BASE3_3 (90+BASE3) #define BASE4_3 (90+BASE4) #define BASE5_3 (90+BASE5) #define BASE6_3 (90+BASE6) #define BASE7_3 (90+BASE7) #define HIGH1_3 (90+HIGH1) #define HIGH2_3 (90+HIGH2) #define HIGH3_3 (90+HIGH3) #define HIGH4_3 (90+HIGH4) #define HIGH5_3 (90+HIGH5) #define HIGH6_3 (90+HIGH6) #define HIGH7_3 (90+HIGH7) #define LOW1_4 (120+LOW1) #define LOW2_4 (120+LOW2) #define LOW3_4 (120+LOW3) #define LOW4_4 (120+LOW4) #define LOW5_4 (120+LOW5) #define LOW6_4 (120+LOW6) #define LOW7_4 (120+LOW7) #define BASE1_4 (120+BASE1) #define BASE2_4 (120+BASE2) #define BASE3_4 (120+BASE3) #define BASE4_4 (120+BASE4) #define BASE5_4 (120+BASE5) #define BASE6_4 (120+BASE6) #define BASE7_4 (120+BASE7) #define HIGH1_4 (120+HIGH1) #define HIGH2_4 (120+HIGH2) #define HIGH3_4 (120+HIGH3) #define HIGH4_4 (120+HIGH4) #define HIGH5_4 (120+HIGH5) #define HIGH6_4 (120+HIGH6) #define HIGH7_4 (120+HIGH7) ``` ## SHOW TIME ### 祝你生日快乐 ``` void play_sheng_ri_kuai_le(void) { uint16_t bpm = 100; tone_e tone = TONE_C; uint16_t gc[] = { /* 间奏 */ BASE5, BASE5, HIGH5, HIGH3, HIGH1, BASE7, BASE6, BASE6, BASE0, HIGH4_, HIGH4_, HIGH3, HIGH1, HIGH2, HIGH1, HIGH1, /* 第一段 */ BASE5_, BASE5_, // - 祝你 BASE6, BASE5, HIGH1, BASE7, BASE7, BASE5_, BASE5_, // 乐，祝你 BASE6, BASE5, HIGH2, HIGH1, HIGH1, BASE5_, BASE5_, // - 祝你 HIGH5, HIGH3, HIGH1, BASE7, BASE6, BASE6, BASE0, HIGH4_, HIGH4_, // - 祝你 HIGH3, HIGH1, HIGH2, HIGH1, HIGH1, /* 第二段 */ BASE5_, BASE5_, // - 祝你 BASE6, BASE5, HIGH1, BASE7, BASE7, BASE5_, BASE5_, // 乐，祝你 BASE6, BASE5, HIGH2, HIGH1, HIGH1, BASE5_, BASE5_, // - 祝你 HIGH5, HIGH3, HIGH1, BASE7, BASE6, BASE6, BASE0, HIGH4_, HIGH4_, // - 祝你 HIGH3, HIGH1, HIGH2, HIGH1, HIGH1, /* 结束 */ BASE5_, BASE5_, // - 祝你 HIGH5, HIGH3, HIGH1, BASE7, BASE6, BASE6, BASE0, HIGH4_, HIGH4_, // - 祝你 HIGH3, HIGH1, HIGH2, HIGH1, HIGH1, HIGH1 }; play_music(bpm, tone, gc, ARRAY_NUM(gc)); } ``` ### 沧海一声笑  ``` void play_cang_hai_yi_sheng_xiao(void) { uint16_t bpm = 66; tone_e tone = TONE_A; uint16_t gz0[] = { /* 间奏 */ BASE5_2, BASE6_2, HIGH1_2, HIGH2_2, HIGH5_, HIGH2_, BASE5_2, BASE6_2, HIGH1_2, HIGH2_2, HIGH5_, HIGH2_ }; uint16_t gc123[] = { /* 第一 二 三段 沧海笑 苍天笑 江山笑 */ BASE6_, BASE6_2, BASE5_2, BASE3_, BASE2_2, BASE1, BASE1, BASE3_, BASE2_2, BASE1_, LOW6_2, LOW5_2, LOW5, LOW5, LOW5_, LOW6_2, LOW5_, LOW6_2, LOW1_, LOW2_2, BASE3_, BASE5_, LOW6_, LOW5_2, BASE3_2, BASE2_2, BASE1_, BASE2 }; uint16_t gc45[] = { /* 第四段 清风笑 苍生笑 */ BASE6_, BASE6_2, BASE5_2, BASE3_, BASE2_2, BASE1, BASE1, BASE3_, BASE2_2, BASE1_, LOW6_2, LOW5_2, LOW5, LOW5, LOW5_, LOW6_2, LOW5_, LOW6_2, LOW1_, LOW2_2, BASE3_, BASE5_, LOW6_, LOW5_2, BASE3_2, BASE2_2, BASE1_, BASE1, BASE1, }; uint16_t gz1[] = { /* 间奏 */ LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, LOW6_2, BASE1_2, BASE2_2, BASE3_2, BASE6_, BASE6_2, BASE5_2, BASE3_, BASE2_, BASE1, BASE1, BASE3_2, BASE5_2, BASE3_2, BASE2_2, BASE1_, LOW6_, LOW5, LOW5, LOW5_, LOW6_2, LOW5_, LOW6_2, LOW1_, LOW2_2, BASE3_, BASE5_2, BASE6_, BASE5_2, BASE5_2, BASE5_2, BASE3_2, BASE2_2, BASE1_2, BASE2, BASE2 }; uint16_t last[] = { /* 结束 */ BASE6_, BASE6_2, BASE5_2, BASE3_, BASE2_2, BASE1, BASE1, BASE3_, BASE2_2, BASE1_, LOW6_2, LOW5, LOW5, LOW5_, LOW6_2, LOW5_, LOW6_2, BASE1_, BASE2_2, BASE3_, BASE5_2, BASE6_, BASE5_2, BASE5_2, BASE5_2, BASE3_2, BASE2_2, BASE1_2, BASE2, BASE2 }; play_music(bpm, tone, gz0, ARRAY_NUM(gz0)); play_music(bpm, tone, gc123, ARRAY_NUM(gc123)); play_music(bpm, tone, gc123, ARRAY_NUM(gc123)); play_music(bpm, tone, gc123, ARRAY_NUM(gc123)); play_music(bpm, tone, gc45, ARRAY_NUM(gc45)); play_music(bpm, tone, gz1, ARRAY_NUM(gz1)); play_music(bpm, tone, gc45, ARRAY_NUM(gc45)); play_music(bpm, tone, last, ARRAY_NUM(last)); play_music(bpm, tone, last, ARRAY_NUM(last)); } ``` ## 视频 <iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=852074524&bvid=BV1HL4y1u74o&cid=544431311&page=1" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true" Height=360 Width=640> </iframe> <iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=467061816&bvid=BV1mL411N7ny&cid=544428882&page=1" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"Height=360 Width=640> </iframe>  

韵湖葱白

沧海一声笑

 

 

韵湖葱白

祝你生日快乐

 

 

wangerxian

一看对音频就非常了解，当时上课的时候就搞过这个。

yang_alex

我也把《祝你生日快乐》搞出来了，还没来得及发帖子，就看到你这篇了。