ESP32 005 MicroPython I2S 实现音频传输与播放

I²S（Inter-IC Sound）是一种专用于数字音频传输的串行总线标准，广泛用于微控制器（如 ESP32）与音频 DAC（如 PCM5102）之间传输音频数据。

I2S 主要信号线

ESP32 I2S 与 PCM5102 示例连接 (PCM5102、PCM510xA I2S音频协议 DAC芯片 & PCM5102模块与接线说明)

信号线名称	全称/别名	功能描述
BCLK	Bit Clock / SCK	每一位数据的时钟，用于数据同步
LRCLK	Left-Right Clock / WS	左右声道选择，High 表示右声道，Low 表示左声道
DATA	Serial Data / SD / DIN	音频的实际数据流
MCLK	Master Clock (可选)	主系统时钟（部分 DAC 可不接，PCM5102 内置 PLL 可省略）

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python函数接口说明

python 复制代码

# https://github.com/micropython/micropython/blob/master/ports/esp32/machine_i2s.c

from machine import I2S, Pin

audio = I2S(
    0,
    sck=Pin(9),
    ws=Pin(10),
    sd=Pin(11),
    mode=I2S.TX,
    bits=16,
    format=I2S.STEREO,
    rate=16000,
    ibuf=40000
)

函数/参数	说明
`I2S(id, **kwargs)`	创建 I2S 对象。`id` 一般为 `0` 或 `1`，参数通过关键字传入。
`id`	I2S 外设编号。ESP32 通常支持 `0` 或 `1`（部分板子支持 `2`）。
`sck` / `bck`	Bit Clock（位时钟）引脚，接到 DAC 的 `BCK` 引脚。
`ws` / `lrck`	Word Select / LRCK 引脚，接到 DAC 的 `LCK` 引脚。
`sd`	Serial Data，引脚接到 DAC 的 `DIN`。
`mode`	`I2S.TX`（发送）或 `I2S.RX`（接收）。
`bits`	采样精度，常用值为 `16`、`24`、`32`。需与 WAV 文件位深一致。
`format`	通道格式：`I2S.MONO` 或 `I2S.STEREO`。
`rate`	采样率（Hz），例如 16000、44100、48000 等。需与音频文件一致。
`ibuf`	内部缓冲区大小（字节），越大越平稳但占用 RAM。

CODE实现

c 复制代码

from machine import Pin, I2S
import ustruct
import time

# ======== 配置 I2S ========
SCK_PIN = 9   # Bit Clock (BCK)
WS_PIN  = 10   # Word Select (LRCK)
SD_PIN  = 11   # Data (DIN)

audio_out = I2S(
    0,                         # I2S peripheral ID
    sck=Pin(SCK_PIN),
    ws=Pin(WS_PIN),
    sd=Pin(SD_PIN),
    mode=I2S.TX,
    bits=16,
    format=I2S.STEREO,         # I2S.STEREO 或 I2S.MONO，取决于 WAV 文件
    rate=16000,                # 与音频采样率一致
    ibuf=40000
)
# ===========================

# # ======== 解析 WAV 头部并跳过 ========
# def skip_wav_header(f):
#     # 跳过 WAV 文件头部，找到数据段
#     while True:
#         chunk_id = f.read(4)
#         if chunk_id == b'data':
#             data_size = ustruct.unpack('<I', f.read(4))[0]
#             return data_size
#         else:
#             f.read(ustruct.unpack('<I', f.read(4))[0])

import ustruct

def skip_wav_header(f):
    # Read RIFF header
    if f.read(4) != b'RIFF':
        raise ValueError('Invalid WAV file: missing RIFF')
    f.read(4)  # Chunk size
    if f.read(4) != b'WAVE':
        raise ValueError('Invalid WAV file: missing WAVE')

    # Search for 'data' chunk
    while True:
        chunk_id = f.read(4)
        if len(chunk_id) < 4:
            raise ValueError("Reached end of file before finding 'data' chunk")
        chunk_size_bytes = f.read(4)
        if len(chunk_size_bytes) < 4:
            raise ValueError("Corrupted WAV file")
        chunk_size = ustruct.unpack('<I', chunk_size_bytes)[0]

        if chunk_id == b'data':
            return chunk_size  # return data size
        else:
            # skip over this chunk
            f.read(chunk_size)


# ======== 播放 WAV 文件 ========
wav_file = "/music-16k-16bits-mono.wav"

with open(wav_file, "rb") as f:
#     header = f.read(44)  # 假设标准 44 字节 WAV header
#     data_size = skip_wav_header(f)
#     print("Data size:", data_size)
    data_size = skip_wav_header(f)  # 不要再提前读 44 字节
    print("Data size:", data_size)

    # 循环读取并播放音频数据
    while True:
        wav_data = f.read(1024)
        if not wav_data:
            break
        audio_out.write(wav_data)

# ======== 释放 I2S ========
audio_out.deinit()