====== 簡易WavePlayer(PIC18F2620) ======
===== 概要 =====
今迄、音声を記録したり、再生したりするものを製作したことがありません。
そこで今回は、音声を再生することだけに注力した、“簡易WavePlayer"なるものを製作してみました。
今回製作した、“簡易WavePlayer"には、当初、SDCに保存した、Waveファイルを再生するだけの機能を搭載する予定でしたが、SDC接続に向かないPIC(例えば、PIC12F683など)では音声が扱えないことになってしまいます。
そこで、Waveファイルの音声データ(PCM)部だけを、EEPROMに記録し、再生することが出来る機能も付加しました。
<仕様>
* SDCに記録されたWaveファイルを再生します。\\ ※Wave形式は、PCM(無圧縮)、8kHz、8ビット、モノラルのみとします。
* SDCに記録されたWaveファイルのPCMデータ部をEEPROMに保存します。\\ ※EEPROMの記憶容量は、約131kバイトです。
* EEPROMに記録されたPCMデータを再生します。
* Waveファイルは、パソコン上のツール(サウンドレコーダーなど)で作成します。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-213010.png?500}}
===== 動作原理(ハードウェア) =====
◎電源電圧
3.3Vの単一電源による駆動とします。
◎SDC
FAT16(最大2Gバイト)に対応します。
Waveファイル名は、“wave.wav"固定とします。
Wave形式は、PCM(無圧縮)、8kHz、8ビット、モノラルのみとします。
◎EEPROM
約131kバイトの記憶容量を持つ、マイクロチップ社の、“24LC1025"を使用します。
◎LCD
16文字2行のLCDを使用します。
LCDを動作させるために、PICのPWM信号を利用して、“負電圧"を発生させ、LCDに供給します。
◎再生信号出力
PICのPWMとローパスフィルタを使用して、アナログ信号に変換します。
微弱な信号なので、アンプを接続し、スピーカを駆動します。※実験ではクリスタルイヤホンを使用しました。
===== 動作原理(ソフトウェア) =====
◎SDCに記録されたWaveファイルの再生(SW1)
Waveファイルのフォーマットの詳細については、公開サイトが多くありますので、其方を参考にしてください。
Waveファイルの最初の58バイトには、以下に示すように、各種情報が記載されています。
本来は、この58バイトについてもチェックを行い、該当するデータかどうかを判断する必要があります。
今回は、これらのチェックを省略(58バイト読み飛ばす)しています。
59バイト以降のPCMデータを順次読み出しPWMに出力します。
尚、Waveファイルの作成ツールは、フリーソフトも含めいろいろ公開されています。
最も簡単な方法は、Windows標準の“サウンドレコーダー"を使って作成する方法です。
◎SDCに記録されたWaveファイルのPCMデータ部のEEPROMへの保存(SW3)
Waveファイルの59バイト以降のデータを、EEPROMに書き込みます。
EEPROMの容量を超えるデータは無視されます。
◎EEPROMに記録されたPCMデータの再生(SW2)
EEPROMに保存された、PCMデータを順次読み出しPWMに出力します。
◎停止(SW4)
上記の処理を停止する場合には、SW4を押下します。
0 : 52 49 46 46 B2 38 01 00 57 41 56 45 66 6D 74 20
1 : 12 00 00 00 01 00 01 00 40 1F 00 00 40 1F 00 00
2 : 01 00 08 00 00 00 66 61 63 74 04 00 00 00 80 38
3 : 01 00 64 61 74 61 80 38 01 00 80 80 7F 80 7F 80
4 : 7F 80 7F 80 7F 84 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
5 : 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
6 : 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
7 : 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
8 : 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
4バイト:52 49 46 46:“RIFF"
4バイト:B2 38 01 00:RIFFデータサイズ
4バイト:57 41 56 45:“WAVE"
4バイト:66 6D 74 20:“fmt"
4バイト:12 00 00 00:fmtサイズ
2バイト:01 00:フォーマットID
2バイト:01 00:チャネル数
4バイト:40 1F 00 00:サンプリングレート
4バイト:40 1F 00 00:データ速度
2バイト:01 00:ブロックサイズ
2バイト:08 00:サンプルあたりのビット数
2バイト:00 00:拡張部分のサイズ
4バイト:66 61 63 74:“fact"
4バイト:04 00 00 00:factサイズ
4バイト:80 38 01 00:factデータ
4バイト:64 61 74 61:“data"
4バイト:80 38 01 00:dataサイズ
(計58バイト)
※59バイト以降がPCMデータになります。
===== 回路図 =====
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220116.png}}
===== ソースコード =====
//**********************************************************************
/*
『ｗａｖｅ－ｐｌａｙｅｒ』
*/
//**********************************************************************
//■マクロの定義
#define BYTE unsigned short
#define WORD unsigned int
#define WWORD unsigned long
#define SW_PLAY_SDC PORTB.B7
#define SW_PLAY_EEPROM PORTB.B6
#define SW_LOAD PORTB.B5
#define SW_STOP PORTB.B4
#define LED PORTB.B3
#define ACK 1
#define NO_ACK 0
#define WRITE_CYCLE_TIME 5
//**********************************************************************
//■関数および変数の宣言
extern void main();
extern void init_lcd();
extern void init_sdc();
extern void init_ccp_compare();
extern void init_i2c();
extern void EEPROM_24LC1025_Page_Write(WWORD addr, BYTE *msg, WORD len);
extern void EEPROM_24LC1025_Page_Read(WWORD addr, BYTE *msg, WORD len);
extern void play_sdc();
extern void play_eeprom();
extern void load_sdc2eeprom();
//**********************************************************************
//■グローバル変数の定義
char buf[500];
//**********************************************************************
//■メイン関数です。
void main()
{
//ポートの設定
TRISA = 0b11111111;
TRISB = 0b11110000;
TRISC = 0b00000000;
ADCON1.PCFG3 = 1;
ADCON1.PCFG2 = 1;
ADCON1.PCFG1 = 1;
ADCON1.PCFG0 = 1;
//ＰＷＭの初期化（１）→ＷＡＶＥ再生用に使用します。
PWM1_Init(100000); //100kHz
PR2 = 0xFF;
PWM1_Set_Duty(PR2 / 2);
PWM1_Start();
//ＰＷＭの初期化（２）→ＬＣＤの輝度電圧（負電圧発生）に使用します。
PWM2_Init(100000); //100kHz
PR2 = 0xFF;
PWM2_Set_Duty(PR2 / 2);
PWM2_Start();
Delay_ms(100);
//ＬＣＤの初期化
init_lcd();
//ＳＤＣの初期化
init_sdc();
//Ｉ２Ｃの初期化
init_i2c();
//
while (1) {
Lcd_Out(1, 1, "RUN MODE ?");
//
if (SW_PLAY_SDC == 0) {
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
Lcd_Out(1, 1, "PLAY SDC");
play_sdc();
Lcd_Out(1, 1, "STOP ");
Delay_ms(500);
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
}
if (SW_PLAY_EEPROM == 0) {
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
Lcd_Out(1, 1, "PLAY EEPROM");
play_eeprom();
Lcd_Out(1, 1, "STOP ");
Delay_ms(500);
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
}
if (SW_LOAD == 0) {
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
Lcd_Out(1, 1, "LOAD SDC->EEPROM");
load_sdc2eeprom();
Lcd_Out(1, 1, "STOP ");
Delay_ms(500);
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
}
}
}
//**********************************************************************
//■ＳＤＣのＷＡＶＥファイルの内容を再生する関数です。
void play_sdc()
{
WWORD fsize, length, cnt, addr;
char character;
//
Mmc_Fat_Assign("wave.wav", 0);
Mmc_Fat_Reset(&fsize);
length = 0;
for (cnt = 0; cnt < 58; cnt++) {
Mmc_Fat_Read(&character);
}
length += 58;
addr = 0;
while ((length < fsize) && (SW_STOP == 1)) {
Mmc_Fat_Read(&character);
PWM1_Set_Duty(character);
length++;
Delay_us(70);
}
}
//**********************************************************************
//■ＥＥＰＲＯＭの内容を再生する関数です。
void play_eeprom()
{
WWORD addr;
//
addr = 0;
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xA0);
Soft_I2C_Write((addr >> 8) & 0xFF);
Soft_I2C_Write(addr & 0xFF);
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xA1);
while (addr < 0x10000) {
PWM1_Set_Duty(Soft_I2C_Read(ACK));
addr++;
Delay_us(50);
if (SW_STOP == 0) {
break;
}
}
PWM1_Set_Duty(Soft_I2C_Read(NO_ACK));
Soft_I2C_Stop();
//
addr = 0;
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xA8);
Soft_I2C_Write((addr >> 8) & 0xFF);
Soft_I2C_Write(addr & 0xFF);
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xA9);
while (addr < 0x10000) {
PWM1_Set_Duty(Soft_I2C_Read(ACK));
addr++;
Delay_us(50);
if (SW_STOP == 0) {
break;
}
}
PWM1_Set_Duty(Soft_I2C_Read(NO_ACK));
Soft_I2C_Stop();
}
//**********************************************************************
//■ＳＤＣのＷＡＶＥファイルの内容をＥＥＰＲＯＭに書き込む関数です。
void load_sdc2eeprom()
{
WWORD fsize, length, cnt, addr;
char character;
//
Mmc_Fat_Assign("wave.wav", 0);
Mmc_Fat_Reset(&fsize);
length = 0;
for (cnt = 0; cnt < 58; cnt++) {
Mmc_Fat_Read(&character);
}
length += 58;
addr = 0;
while ((length < fsize) && (addr < 0x20000) && (SW_STOP == 1)) {
for (cnt = 0; cnt < 128; cnt++) {
Mmc_Fat_Read(&character); //1個データを飛ばします。
Mmc_Fat_Read(&character);
buf[cnt] = character;
}
EEPROM_24LC1025_Page_Write(addr, buf, 128);
addr += 128;
fsize += 128;
LongWordToStr(addr, buf);
Lcd_Out(2, 1, buf);
}
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
}
//**********************************************************************
//■ＬＣＤを初期化する関数です。
sbit LCD_RS at RA5_bit;
sbit LCD_EN at RA4_bit;
sbit LCD_D7 at RA0_bit;
sbit LCD_D6 at RA1_bit;
sbit LCD_D5 at RA2_bit;
sbit LCD_D4 at RA3_bit;
sbit LCD_RS_Direction at TRISA5_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISA4_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISA0_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISA1_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISA2_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISA3_bit;
void init_lcd()
{
short cnt;
//
Lcd_Init();
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);
Lcd_Out(1, 1, "wave player v1.0");
for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
Lcd_Chr(2, cnt + 1, 0xFF);
Delay_ms(100);
}
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
}
//**********************************************************************
//■ＳＤＣを初期化する関数です。
sfr sbit Mmc_Chip_Select at RC6_bit;
sfr sbit Mmc_Chip_Select_Direction at TRISC6_bit;
void init_sdc()
{
SPI1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV64, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH);
if (Mmc_Fat_Init()) {
while (1) {
Lcd_Out(2, 1, "SDC error!");
Delay_ms(500);
Lcd_Out(2, 1, " ");
Delay_ms(500);
}
}
SPI1_Init_Advanced(_SPI_MASTER_OSC_DIV4, _SPI_DATA_SAMPLE_MIDDLE, _SPI_CLK_IDLE_LOW, _SPI_LOW_2_HIGH);
Lcd_Out(2, 1, "SDC complete!");
Delay_ms(500);
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
}
//**********************************************************************
//■Ｉ２Ｃを初期化する関数です。
sbit Soft_I2C_Scl at RC0_bit;
sbit Soft_I2C_Sda at RC1_bit;
sbit Soft_I2C_Scl_Direction at TRISC0_bit;
sbit Soft_I2C_Sda_Direction at TRISC1_bit;
void init_i2c()
{
Soft_I2C_Init();
}
//**********************************************************************
//■ＥＥＰＲＯＭにページ単位でデータを書き込む関数です。
void EEPROM_24LC1025_Page_Write(WWORD addr, BYTE *msg, WORD len)
{
int cnt;
//
Soft_I2C_Start();
if ((addr & 0x10000) == 0)
Soft_I2C_Write(0xA0);
else
Soft_I2C_Write(0xA8);
Soft_I2C_Write((addr >> 8) & 0xFF);
Soft_I2C_Write(addr & 0xFF);
for (cnt = 0; cnt < len; cnt++) {
Soft_I2C_Write(msg[cnt]);
}
Soft_I2C_Stop();
//
Delay_ms(WRITE_CYCLE_TIME);
}
//**********************************************************************
//■ＥＥＰＲＯＭからページ単位でデータを読み込む関数です。
void EEPROM_24LC1025_Page_Read(WWORD addr, BYTE *msg, WORD len)
{
int cnt;
//
Soft_I2C_Start();
if ((addr & 0x10000) == 0)
Soft_I2C_Write(0xA0);
else
Soft_I2C_Write(0xA8);
Soft_I2C_Write((addr >> 8) & 0xFF);
Soft_I2C_Write(addr & 0xFF);
Soft_I2C_Start();
if ((addr & 0x10000) == 0)
Soft_I2C_Write(0xA1);
else
Soft_I2C_Write(0xA9);
for (cnt = 0; cnt < (len - 1); cnt++) {
msg[cnt] = Soft_I2C_Read(ACK);
}
msg[cnt] = Soft_I2C_Read(NO_ACK);
Soft_I2C_Stop();
//
Delay_ms(WRITE_CYCLE_TIME);
}
//**********************************************************************
===== 動作確認 =====
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220234.png?500}}
サウンドレコーダー(Windows標準付属ツール)を使用して、Waveファイルを作成します。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220259.png}}
SDCに保存したWAVEファイル(例)です。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220310.png}}
左側:動作スイッチ押下待ちの画面です。
右側:SDC内のWaveファイルに記録されているPCM(無圧縮)データを再生しています。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220321.png}}{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220324.png}}
左側:EEPROM内に記録されているPCM(無圧縮)データを再生しています。
右側:SDC内のWaveファイルのPCM(無圧縮)データをeepromに書き込んでいます。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220328.png}}{{:imgpaste:202004:admin-20200430-220333.png}}
如何ですか?
EEPROMに音声データを記録し、再生することが出来るので、今後の製作物に多いに活かせそうです。
例えば、
* 電圧や電流の測定器に置いて、LCDや7セグで表示するのではなく、音声で読み上げてくれる。
* 温度制御では、温度の高低を、音声で教えてくれる。
* モーター制御では、回転の異常を、音声で警告してくれる。
* 時計の目覚ましでは、音声で時間を教えてくれる。
このページは稲崎様の閉鎖したHPのコピーで、著作権は稲崎様にあります。[[elechobby:picdic:picdic|詳細]]
This page is a copy of Mr. Inasaki's closed website, and the copyright is held by him.[[elechobby:picdic:picdic|Details]]