ESP32S2小項目-FM-網路時鐘/電台-Arduino開發環境
ESP32S2小項目，FM，網路時鐘/電台，Arduino開發環境
效果展示
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開機動畫：
網路時鐘：
FM模組：
網路收音：
硬體平台
ESP32是樂鑫的一塊國產WiFi晶片。
ESP32-S2-MINI-1採用PCB板載天線，模組配置了4MB SPI flash，32 位LX7 單核處理器，工作頻率高達 240 MHz。43 個 GPIO 口，14 個電容式感測 IO，支援 SPI、I2C、I2S、UART、ADC/DAC 和 PWM 等各種標準外設，支援 LCD 介面（8-bit 並口 RGB、8080、6800 介面），支援 8-/16-bit DVP 影像感測器介面，最高時鐘頻率支援到 40 MHz ，支援全速 USB OTG。
硬核學堂在ESP32-S2-MINI-1的基礎上，擴展了麥克風輸入、按鍵輸入、紅外輸入、FM收音機模組、12864OLED螢幕幕輸出、揚聲器（耳機介面）輸出。
具體資訊請參考下面網址：
電子森林基於ESP32-S2模組的物聯網/音頻訊號處理平台
開發平台
可選擇平台有：esp-idf、Arduino，CicruitPython，因為前段時間剛用Arduino平台玩過ESP8266模組，所以這裡選擇Arduino平台進行開發（我才不會告訴你們，我是因為esp-idf編譯工具鏈沒配置好）。
簡單環境配置
第一步：首選項中開發板管理網址：
第二步：開發板管理器，找ESP32，下載
第三步：換開發板
因為下載太慢，一般會直接用別人下載好的ESP32的包，但問題是相當的多，給大家放一個我的環境配置歷程圖：
手動配置
最後把我成功試驗過的一種方法告訴大家：
首先，下載解壓我這個包
–來自百度網盤超級會員V4的分享
hi，這是我用百度網盤分享的內容~複製這段內容打開「百度網盤」APP即可獲取
鏈接:[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-rQh7p6CG-1643251689534)(file:///C:\Users\lenovo\AppData\Roaming\Tencent\QQTempSys[5UQ[BL(6~BS2JV6W}N6[%S.png)]//pan.baidu.com/s/1Pcb6X0YfKsrcxr-ZpKr4wA
提取碼:qw35
然後，解壓到自己的arduino安裝路徑里替換掉它
關掉，再打開Arduino就能看到開發板了。
以後大家想配置任何開發板的環境，只要把它的包放到這個路徑里就好，親測有效。
萬事俱備，接下來就是進行軟體開發了。
程式簡述
程式碼邏輯：
邏輯不算複雜。
連接WiFi：
//wifi用戶名與密碼
char* ssid = "iron2222";
char* password = "*******9009";
//啟動WiFi服務，這裡是客戶端（放在set up函數里）
WiFi.begin(ssid, password);
Serial.print("Connecting to "); // 串口監視器輸出網路連接資訊
Serial.print(ssid); Serial.println(" ..."); // 告知用戶正在嘗試WiFi連接
int i = 0; // 這一段程式語句用於檢查WiFi是否連接成功
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // WiFi.status()函數的返回值是由WiFi連接狀態所決定的。
delay(1000); // 如果WiFi連接成功則返回值為WL_CONNECTED
Serial.print(i++); Serial.print(' '); // 此處通過While循環讓NodeMCU每隔一秒鐘檢查一次WiFi.status()函數返回值
} // 同時NodeMCU將通過串口監視器輸出連接時長讀秒。
// 這個讀秒是通過變數i每隔一秒自加1來實現的。
Serial.println(""); // WiFi連接成功後
Serial.println("Connection established!"); // 將通過串口監視器輸出"連接成功"資訊。
Serial.print("IP address: "); // 同時還將輸出IP地址。這一功能是通過調用
Serial.println(WiFi.localIP()); // WiFi.localIP()函數來實現的。該函數的返回值即NodeMCU的IP地址。
ipaddress = WiFi.localIP().toString();
網路時鐘：
//網路時鐘設置
const char *ntpServer = "pool.ntp.org";
const long gmtOffset_sec = 8 * 3600;
const int daylightOffset_sec = 0;
// 從網路時間伺服器上獲取並設置時間，獲取成功後晶片會使用RTC時鐘保持時間的更新（放在set up函數里）
configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
printLocalTime();
//網路時鐘顯示函數
void timer_show() {
struct tm timeinfo;
if (!getLocalTime(&timeinfo))
{
u8g2.clearBuffer();
u8g2.setFontDirection(0);
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr);
u8g2.setCursor(0, 40);
u8g2.print("Failed to obtain time");
u8g2.setCursor(2,55);
u8g2.print(ipaddress);
u8g2.sendBuffer();
return;
}
u8g2.clearBuffer();
u8g2.setFontDirection(0);
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
u8g2.setCursor(20, 15);
u8g2.print(&timeinfo, "%H:%M:%S");
u8g2.setCursor(15, 35);
u8g2.print(&timeinfo, "%Y/%m/%d");
u8g2.setCursor(2,55);
u8g2.print(ipaddress);
u8g2.sendBuffer();
}
FM收音機：
因為FM模組是通過I2C進行數據傳輸的，所以要打開相應的配置。
//I2C引腳設置
#define ESP32_I2C_SDA 5
#define ESP32_I2C_SCL 4
#define MAX_DELAY_RDS 40 // 40ms - polling method
long rds_elapsed = millis();
RDA5807 rx;
// I2C相關設置（放在set up函數里）
Wire.begin(ESP32_I2C_SDA, ESP32_I2C_SCL);
rx.setup();
rx.setVolume(0);//音量大小設置，可調
delay(500);
//FM相關設置
rx.setFrequency(10650); //開啟是頻率，可調
//使能SDR
rx.setRDS(true);
//FM模式顯示函數
void FM_show() {
char str[64] = {0};
u8g2.firstPage();
u8g2.clearBuffer(); //清除內部緩衝區
u8g2.setFontDirection(0); //設置字體方向
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr); //設置字體
u8g2.setCursor(15, 20);
u8g2.print("FM Radio");
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB10_tf);
u8g2.setCursor(15, 40);
sprintf(str, "%u MHz",rx.getFrequency() );
u8g2.print(str);
u8g2.setCursor(15, 55);
sprintf(str, "Vol: %2.2u",rx.getVolume());
u8g2.print(str);
u8g2.sendBuffer();
delay(1000);
}
網路收音：
這裡其實可以重點講解一下，因為涉及到了DAC。關於什麼是ADC/DAC大家可以看這篇博文：
部落格園：//www.cnblogs.com/iron2222/p/15833426.html
CSDN： //iron2222.blog.csdn.net/article/details/122636386?spm=1001.2014.3001.5502
整個webradio的實現過程可以劃分為三部分：
- 獲取音頻流，程式使用的 http 協議從一個伺服器上面獲取的音頻數據，並將整個數據存放到一個 buffer 中。
- 對音頻流進行解碼，當 buffer 中有一定的數據後（可以通過宏進行調整），開啟解碼執行緒。解碼執行緒會從這個 buffer 中取出數據，然後調用解碼庫，將音頻流解碼為可直接輸出的數字訊號。
- 將解碼後的數據通過 DAC 輸出，解碼執行緒每解完一幀數據後，將它通過 I2C 驅動程式直接送給 DAC。
這裡面存在一個同步的問題，即從伺服器上面獲取音頻流與對音頻流進行解碼的同步。如果獲取的音頻流過快，超過了解碼的速度，則它可能將 buffer 撐爆，因此會丟失部分數據；如果解碼的速度過快，超過了獲取音頻的速度，則它可能將 buffer 消耗的乾乾淨淨，從而也會出現聲音卡頓問題。這需要進行權衡。
但是在S2中無法實現在線音頻流的解碼，所以利用ESP8266作為網路伺服器用socketTCP傳輸搭建了了獨立的網路音頻庫，上面看到的那個黑色的模組。
//網路收音
uint16_t num=0;
#define WEBSERVERIP "192.168.43.212"
#define WEBSERVERPORT 3999
uint8_t netbuf[3][1024]; //網路數據緩衝區
uint16_t writep = 0; //寫入數量
uint16_t readp = 0; //讀取數量
WiFiClient client; //聲明一個客戶端對象，用於與伺服器進行連接
bool connstat = false; //連接狀態
bool iswaitecho = false; //是否等待伺服器回應
Ticker flipper; //時間中斷
uint16_t m_offset = 0;
void onTimer(void) {
if(readp<=writep) dacWrite(17, netbuf[readp % 3][m_offset++]); //播放一次聲音
if (m_offset >= 1024) {
m_offset = 0;
readp++; //讀取完成一個緩衝區
}
}
bool connNetMusic() {
uint8_t i = 0;
while (i < 5) { //最多連接5次
if (client.connect(WEBSERVERIP, WEBSERVERPORT)) {
connstat = true;
Serial.println("連接成功");
return true;
} else {
Serial.println("訪問失敗");
client.stop(); //關閉客戶端
}
i++;
delay(100);
}
return false;
}
void playMusic() {
digitalWrite(41, HIGH);digitalWrite(42, HIGH);
if (connstat == true){
if (iswaitecho == false && (writep - readp) < 2) {
client.write('n'); //申請一個緩衝片
iswaitecho = true;
}
if (client.available()) { //如果有數據可讀取
num = client.read(netbuf[writep % 3], 1024);
if (writep == 0 && readp == 0) {
flipper.attach(0, onTimer); //開啟定時中斷 就是每秒中斷20000次
}
writep++;
iswaitecho = false;
}
}
}
以上便是程式碼的各個模組配置，完整程式碼，可以去我的gitee庫上下載，最終程式文件夾名字是arduino_final_test，其他文件夾是我對各個模組的功能測試，大家都可以拿來玩玩，一步一步的完成這個項目。
結語
這個項目還有很多可以改善的的地方，比如FM的自動搜索較好頻道功能，以及網路電台的連接等。
下一步我會使用剛搭建好的esp-idf平台重新開發，arduino平台開發起來有些不是那麼的得心應手，祝我bug少少！！！
祝大家有一個愉快的假期與春節哦！
