用【STCAI-万能实验板】做实验用I2S音频播放方式实现电子琴

灰太*** · 发表于 5 天前

一直想做一个可以自定义音色，并且可以发出和弦声音的简易电子琴，看到STC32G144K246特别加大了程序存储空间，
正好赶上论坛鼓励大家学习新的芯片，组织了使用万能实验板做实验的活动，我用论坛签到积分兑换了三块实验板，申请了2个芯片，开始行动。

一开始不是很顺利，因为我用的是64脚的芯片，实验板设计时为了兼容64脚和100脚芯片，由于脚位奇偶排列原因，出现了一点疏漏，
造成64脚的脚位丝印与实际脚位有偏差，官方更新了正确的脚位图，大家注意一下。
截图202603012329372975.jpg

为了方便试验，我做了简易的标签贴纸，放在附件了，需要的朋友可以自行打印

灰太*** · 发表于 5 天前

今天完成了单一的音乐播放，烧录完即可循环播放，借鉴了之前AI8051上例程，但是有一点不一样的地方就是STC32G144K246必须使用PLL时钟，我是个菜鸟，弄明白这些花费了一点时间。但终于出声音了。
文件见附件

电子琴.hex (450.42 KB, 下载次数: 0) ，程序如下：

//=================== 头文件包含 ============================================
#include "STC32G144K246.H"
#include "intrins.h"
#include "yinyue.h"

//=================== 主时钟和采样率定义宏 =================================
#define FOSC 56000000UL      // 系统主时钟 96MHz (由PLL产生)
#define PLL_CLK 480000000UL  // PLL输出时钟 480MHz
#define SampleRate 8000     // 定义采样率

//=================== I2S配置 ============================================
#define MCKOE 0 // I2S主时钟输出使能, 0:禁止I2S主时钟输出, 1:允许I2S主时钟输出

#define I2SEN 0x04 // I2S使能位, 0x00:关闭, 0x04:使能
#define I2S_MODE 2 // I2S模式, 0:从发送, 1:从接收, 2:主发送, 3:主接收,

#define PCMSYNC 0  // PCM同步模式, 0: 长同步, 1: 短同步
#define STD_MODE 0 // I2S标准模式, 0: I2S标准格式, 1: MSB对齐格式, 2:LSB对齐格式, 3:PCM模式, CS4334或CS4344选择0:I2S标准格式,PT8211选择1: MSB对齐格式
#define CKPOL 0           // I2S时钟极性, 0:SCLK空闲时为低电平, 1:SCLK空闲时为高电平
#define DATLEN 0   // 数据长度, 0:16位, 1:24位, 2:32位, 3:保留
#define CHLEN 0           // 声道长度(在PCM模式下), 0:16位, 1: 32位

// 分频系数计算
#define I2S_MCLKDIV (FOSC / (8 * 16 * 2 * SampleRate))  // MCLK分频系数
#define I2S_BCLKDIV (FOSC / (16 * 2 * SampleRate))      // BCLK分频系数

//=================== 类型定义 ============================================
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;
typedef signed int s16;

// 扩展音频索引变量
u32 yinyue_index;

// 扩展音频播放状态
bit yinyue;

u16 buffer[2];
bit flip;
bit flip_local;

//=================== 延时函数 ==============================================
void delay_ms(u16 ms)
{
    u16 i;
    while(ms--)
    {
        i = 4000;
        while(i--);
    }
}

//=================== PLL时钟初始化 ==========================================
void pll_init(void)
{
    // STC32G的PLL初始化
    HPLLCR = 0x10;           // 选择HIRC作为PLL输入
    HPLLPDIV = 8;            // 预分频8, HIRC 48MHz/8 = 6MHz
    HPLLCR |= 0x0e;          // 倍频80, 6MHz*80 = 480MHz
    HPLLCR |= 0x80;          // 使能HPLL
    
    delay_ms(10);             // 等待PLL稳定
    
    CLKDIV = 5;              // 系统时钟分频: 480MHz/5 = 96MHz
    CLKSEL = 0x04;           // 选择HPLL/2作为主时钟源
    
    delay_ms(10);             // 等待时钟切换完成
}

//=================== 系统初始化 ============================================
void system_init(void)
{
    WTST = 0x00;
    CKCON = 0x00;
    EAXFR = 1;

    // 初始化IO口
    P0M0 = 0x00;
    P0M1 = 0x00;
    P1M0 = 0x00;
    P1M1 = 0x00;
    
    P2M0 = 0x00;
    P2M1 = 0x00;
    P2PU = 0xff;     
    
    P3M0 = 0x00; 
    P3M1 = 0x00; 
    P3PU = 0xff;     

    P4M0 = 0x00;
    P4M1 = 0x00;
    P5M0 = 0x00;
    P5M1 = 0x00;
}

//=================== I2S初始化 ============================================
void i2s_init(void)
{
    I2SMD = 0xff;                               // 模块使能寄存器,初始化为FFH
    I2SSR = 0x00;                               // 状态寄存器清零
    I2SCR = 0x80 + 0x00;                        // 使能I2S模块(0x80), +0x00:Motorola格式, +0x10:TI格式
    HSCLKDIV = 1;                               // 高速时钟分频 1~255 (默认为2)
    I2S_CLKDIV = 1;                             // I2S时钟分频
    I2SMCKDIV = I2S_MCLKDIV;                    // I2S主时钟分频,I2SMCLK = 系统时钟/2/I2S_CLKDIV/HSCLKDIV/I2SMCKDIV, 或I2SMCLK = PLLCLK/2/I2S_CLKDIV/HSCLKDIV/I2SMCKDIV
    I2SPRH = (MCKOE << 1) + (I2S_BCLKDIV & 1);  // 高字节:bit1控制I2S_BMCLK输出使能, bit0为BCLK分频系数的bit0, 同时控制是否输出MCLK
    I2SPRL = I2S_BCLKDIV / 2;                    // 低字节:BCLK分频系数的bit8~bit1
    I2SCFGH = I2S_MODE;                          // 配置I2S工作模式
    I2SCFGL = (PCMSYNC << 7) + (STD_MODE << 4) + (CKPOL << 3) + (DATLEN << 1) + CHLEN;
    P_SW3 = (P_SW3 & 0x3f) | (2 << 6);           // I2S引脚切换,
                                       // 00: P3.2(BCLK) P3.3(MCLK) P3.4(SD) P3.5(LRCK),
                                       // 01: P1.7(BCLK) P1.6(MCLK) P1.5(SD) P1.4(LRCK),
                                       // 10: P2.3(BCLK) P2.2(MCLK) P2.1(SD) P2.0(LRCK),
                                       // 11: P4.3(BCLK) P1.6(MCLK) P4.1(SD) P4.0(LRCK)
}

//=================== 音频初始化 ==============================================
void audio_init(void)
{
    yinyue_index = 0;
    buffer[0] = 128;
    buffer[1] = 128;
    flip = 0;
    flip_local = 0;
}

//=================== I2S中断服务程序 ================================
void I2S_ISR(void) interrupt 62
{
    if (I2SSR & 0x02)  // 发送缓冲区空
    {
        s16 audio_data;
        
        // 正确的8位转16位转换
        // 减去128去除直流偏置，左移7位得到16位有符号值
        audio_data = ((s16)buffer[flip] - 128) << 7;
        
        // 音量调节选项（取消注释其中一个）：
        // audio_data = ((s16)buffer[flip] - 128) << 6;  // 最小音量
        // audio_data = ((s16)buffer[flip] - 128) << 7;  // 中等音量
        // audio_data = ((s16)buffer[flip] - 128) << 8;  // 最大音量
        
        // 发送16位数据
        I2SDRH = (u8)(audio_data >> 8);   // 高8位
        I2SDRL = (u8)audio_data;           // 低8位
        
        // 左声道切换缓冲区
        if (!(I2SSR & 0x04))
        {
            flip = !flip;
        }
    }
}

//=================== 主函数 ==============================================
void main(void)
{
    system_init();   // 系统初始化
    pll_init();      // PLL时钟初始化
    i2s_init();      // I2S初始化
    audio_init();    // 音频初始化
    
    I2SCFGH |= I2SEN;  // 使能I2S
    EA = 1;              // 使能全局中断
    
    while (1)
    {
        if (flip_local != flip)
        {
            buffer[flip_local] = yinyue_pcm[yinyue_index];
            
            yinyue_index++;
            if (yinyue_index >= yinyue_pcm_len)
            {
                yinyue_index = 0;
            }
            
            flip_local = flip;
        }
        _nop_();
    }
}
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