CH585 SBC 音频解码播放测试说明

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测试一下一种低成本的音频播放方案    ...... 矜辰所致

前言

这不是最近有语音方案需求嘛，就去了解了一下嵌入式语音开发应用相关的基础知识，也就是上一篇博文，然后又找沁恒的 FAE 要了一份基于 CH585 的低成本的 SBC 解码播放的示例（博主提供了公司以及项目名称），然后把需要用到的硬件准备好了（除了CH585 开发板，就是额外的一个 H 桥 + 一个喇叭），这两天抽空来看看怎么个事。

本文内容主要就是记录测试一下 CH585 SBC 音频解码以及双 PWM 驱动喇叭的播放效果。

相关博文：

嵌入式语音开发应用基础说明

.

我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！

前言
[一、基础说明](#一、基础说明)
- [1.1 硬件连接说明](#1.1 硬件连接说明)
- [1.2 示例说明](#1.2 示例说明)
- - [1.2.1 音频文件 Flash 的分配](#1.2.1 音频文件 Flash 的分配)
  - [1.2.2 采样率](#1.2.2 采样率)
  - [1.2.3 播放顺序](#1.2.3 播放顺序)
[二、音频文件生成](#二、音频文件生成)
- [2.1 音频文件转 SBC](#2.1 音频文件转 SBC)
- [2.2 APP Flash 分配](#2.2 APP Flash 分配)
- [2.3 SBC 转成 HEX](#2.3 SBC 转成 HEX)
三、测试修改
- [3.1 基础测试](#3.1 基础测试)
- [3.2 指定播放](#3.2 指定播放)
结语

一、基础说明

1.1 硬件连接说明

示例采用的音频播放为双 PWM 驱动方式，只需要外接一个 H 桥（ CH271，价格不到 1 元），就可以直接驱动喇叭播放音频，连接方式如下图：

1.2 示例说明

注意，本示例并不是沁恒官方对外提供的标准示例，仅供参考。

本文的目的是测试一下解码以及播放效果，只做必要记录说明，并不会对示例代码深入解析，但是在后面应用过程，有应用需求的时候，博主也会来补充说明，比如博主已经想好了，后面要把裸 PCM 和 ADPCM 的播放都实现了，到时候有些修改说明还是会有的。

在工程根目录下面有一份 readme 说明文档，大家如果也有项目需求可以自己要了示例查看，我也只是简单了看了下，然后就直接看了下应用层，这里可以给大家看一下示例应用层的代码 main.c 内容（从应用层代码可以看到基本的测试逻辑，然后可以看到给音频文件分配的 Flash 存放位置和大小）：

c 复制代码

#include "CH58x_common.h"
#include <stdbool.h>
#include "ch5xx_audio_dma.h"
#include "sbc_decoder.h"

//#define SBC_IN_DATAFLASH

#ifdef SBC_IN_DATAFLASH
    #define SBC_START_ADDR      (0u)
#else
    #define SBC_START_ADDR      (1024u*32)
#endif


sbc_t sbc;


volatile uint32_t read_addr;
volatile uint32_t read_index;
volatile uint32_t read_all_length;
volatile uint8_t play_on;


volatile uint8_t read_data_sta = 0;
volatile uint16_t ramp_sample = 0;

typedef enum {
    SAMPLE_U8 = 1,
    SAMPLE_I16 =2
} sample_width_t;

typedef struct{
    uint32_t start_addr;
    uint32_t length;
    sample_width_t width;
}sample_t;


sample_t sample;


void sbc_decoder_init(void) {
    PRINT("sbc_decode version:%s\r\n",sbc_decode_version());
    sbc_decode_init(&sbc);
    sbc.endian = SBC_LE;
}

void DebugInit(void)
{
    GPIOA_SetBits(GPIO_Pin_9);
    GPIOA_ModeCfg(GPIO_Pin_8, GPIO_ModeIN_PU);
    GPIOA_ModeCfg(GPIO_Pin_9, GPIO_ModeOut_PP_5mA);
    UART1_DefInit();
    UART1_BaudRateCfg(460800);
}

uint8_t sbc_buf[64];
int16_t pcm_buf[128];

__HIGH_CODE
static void audio_handler(ch5xx_audio_event_t * p_event){
    GPIOA_SetBits(GPIO_Pin_4);
    switch(p_event->type){
        case CH5XX_PWM_DMA_GET:
            {
                uint32_t *p_data = p_event->p_data;
                uint32_t *p_data2 = p_event->p_data2;
                uint32_t length = p_event->len;
                uint8_t *p_src = (uint8_t *)(read_addr+read_index);
                uint32_t target_sample;

                switch(read_data_sta){
                case 0:
                    if(read_index>=sample.length) {
                        read_data_sta = 1;
                    }else {
                        __wrap_memcpy(sbc_buf,(uint8_t*)sample.start_addr+read_index,64);
                        int32_t decoded_len;
                        unsigned int out_len;
                        decoded_len = sbc_decode(&sbc,  sbc_buf ,\
                                                64, pcm_buf,256, &out_len);
                        if(decoded_len > 0) {
                            read_index += decoded_len;
                            for(uint32_t i=0;i<(out_len>>1);i++) {
                                if(pcm_buf[i] >0) {
                                    *p_data = pcm_buf[i]/8;

                                    *p_data2 = 0;
                                }else {
                                    *p_data2 = 0-pcm_buf[i]/8;

                                    *p_data = 0;
                                }
                                p_data ++;
                                p_data2 ++;
                            }
                            if(read_index >= sample.length) {
                                PRINT("stop\r\n");
                                ch5xx_audio_stop();
                            }
                        }else {
                            PRINT("decode error\r\n");
                            ch5xx_audio_stop();
                        }
                    }
                    break;
                case 1:
                    ch5xx_audio_stop();
                    break;
                default:
                    break;
                }
            }
            break;
        case CH5XX_PWM_ALL_END:
            PRINT("ALL END\r\n");
            play_on = 0;
            read_data_sta = 0;
            break;
        default:
            break;
    }
    GPIOA_ResetBits(GPIO_Pin_4);
}
typedef struct {
    uint32_t addr;
    uint32_t length:24; //[23: 0]
    uint32_t res0:8;    //[31:24]
} audio_record_t;

audio_record_t music_record[] = {
    { 0x000000, 51200 }, 
    { 0x00c800, 51200 },//0x14800
    { 0x019000, 51200 },//0x21000
    { 0x025800, 10240 },//0x2D800
    { 0x028000, 10240 },//0x30000, 
};


__HIGH_CODE
void main_loop(void) {
    uint8_t index = 0;
    while(1) {
        read_index = 0;
        play_on = 1;
        read_data_sta = 0;
        ramp_sample = 0;
        sample.length = music_record[index].length;
        sample.start_addr = 32768+music_record[index].addr;
        PRINT("ADDR:%4x,len:%u\r\n",music_record[index].addr,sample.length);
        ch5xx_audio_start();
        while(play_on);
        index ++;
        if(index >= 5) {
            index = 0;
        }

        DelayMs(1000);
    }
}

/*********************************************************************
 * @fn      main
 *
 * @brief   主函数
 *
 * @return  none
 */
int main()
{
    uint8_t i;

    SetSysClock(CLK_SOURCE_HSE_PLL_78MHz);

    DebugInit();

    PRINT("Start @ChipID=%02X\n", R8_CHIP_ID);

    sbc_decoder_init();
    {
    }
    sample.start_addr = (SBC_START_ADDR);
    sample.width = 1;
    sample.length = 0XFFFFFFFF;

    PRINT("16K\r\n");
    ch5xx_audio_init(CH5XX_AUDIO_SAMPLE_RATE_16K,audio_handler);

    main_loop();
}

1.2.1 音频文件 Flash 的分配

本次测试我们把音频文件放在 codeflash 区域，在程序中与音频文件存放位置有关的有两个地方，第一个是开头的一个宏定义：

c 复制代码

 #define SBC_START_ADDR      (1024u*32)

这个宏定义代表第一个音频文件的存放地址，上面这个起始地址为 flash 32 K 位置，在后面我们生成音频文件 Hex 的时候需要用到这个地址。

除了音频文件的起始地址，还有一个数组music_record 代表每个音频文件的大小和存放位置，如下：

c 复制代码

audio_record_t music_record[] = {
    { 0x000000, 51200 }, 
    { 0x00c800, 51200 },//0x14800
    { 0x019000, 51200 },//0x21000
    { 0x025800, 10240 },//0x2D800
    { 0x028000, 10240 },//0x30000, 
};

上面 Flash 分配解释如下，所有数组成员的第一个成员的地址都是相对起始地址的偏移量，第二个个成员就是本段 Flash 的区域分配的大小。

c 复制代码

//这里解释就不用注释符号了，
//加了注释符号看不清楚
第一段：相对起始地址偏移 0, 占用 50K，
绝对起始地址就是： 32768 (0x8000) 
制作音频文件需要用到绝对起始地址
第 1 块区域：{ 0x000000, 51200 },

第二段：相对起始地址偏移 0x00c800(50K), 占用 50K，
绝对起始地址就是： 起始地址+ 50K = 82K (0x14800) 
第 2 块区域：{ 0x00c800, 51200 },//0x14800

第三段：相对起始地址偏移 0x019000 ，占用50K
绝对起始地址就是： 82K+50K = 0x019000
第 3 块区域：{ 0x019000, 51200 },//0x21000

下面按照同样方式计算，
主要是需要计算绝对起始地址,
生成的音频文件 hex 需要用到
4 { 0x025800, 10240 },//0x2D800
5 { 0x028000, 10240 },//0x30000,

1.2.2 采样率

我们之前说过采样率，本示例可以通过下面函数第一个参数设定采样率：

c 复制代码

ch5xx_audio_init(CH5XX_AUDIO_SAMPLE_RATE_16K,audio_handler);

可配置为 16K 和 8K，博主手头这个示例好像 8K 采样率有点小问题，但是很好修改，这个后面我会说明，测试我们保持 16K 不变，测试 16K 采样率的音频文件就行。

1.2.3 播放顺序

这并不是本文重点，只是指定播放是实际应用中常见的需求，所以有必要说明一下。

示例是一直循环播放几段音频，通过下面逻辑控制：

c 复制代码

index ++;
if(index >= 5) {
    index = 0;
}

在实际应用中，我们可以通过一定的逻辑控制播放第几段，比如一个简单的测试框架如下（下文我们也会简单测试实现一下）：

c 复制代码

switch(key_val)
{
    case 1: 
        play_audio_by_index(0); 
        break;
    case 2: 
        play_audio_by_index(1); 
        break;
    case 3: 
        play_audio_by_index(2); 
        break;
    default: break;
}

二、音频文件生成

2.1 音频文件转 SBC

音频文件生成就需要用到我们上一篇文章讲到的FFmpeg 工具了，我们可以准备好需要播放的音频源文件（理论上，只要基本上电脑能播放的格式，无论是 .wav、.ogg、.flac、.aac，还是视频格式 .mp4、.avi、.mkv ，都可以转成 sbc ）。

我们本文使用 mp3 举例说明（其他的格式指令结构类似，指令说明可参考博主上一篇文章《嵌入式语音开发应用基础说明》或者自己网上搜索一下），直接使用命令可以把音频文件转成 sbc 文件：

bash 复制代码

ffmpeg -i 004.mp3 -acodec sbc -ab 64k -ar 16000 -ac 1 004s.sbc
ffmpeg -i 005.mp3 -acodec sbc -ab 64k -ar 16000 -ac 1 005s.sbc
ffmpeg -i 006.mp3 -acodec sbc -ab 64k -ar 16000 -ac 1 006s.sbc

我们这里先直接转 3 段语音，转成 sbc 格式。

2.2 APP Flash 分配

接下来要考虑到程序中分配多大的 flash ，所以需要知道一下这 3 段语音多大。

我们通过下面命令可以直接查看：

bash 复制代码

dir 004s.sbc

如下图：

本次测试生成的 3 段 sbc 大小都是 40 KB 左右，所以我们之前每段分 50 KB 是完全够用的，一般来说预留点余量，所以我们的数组定义如下：

c 复制代码

// 改这里，可以改长度和地址
audio_record_t music_record[] = {      
    { 0x000000, 51200 }, //32768
    { 0x00c800, 51200 },//0x14800
    { 0x019000, 51200 },//0x21000
};

2.3 SBC 转成 HEX

我们需要使用专门的工具把 SBC 转成 HEX，这里可以使用后免费开源的 SRecord 或者 bin2hex 。

先说 SRecord ：

官方下载地址：https://sourceforge.net/projects/srecord/files/srecord-win32/

需要科学上网

在上面页面进去以后点击版本，建议选择压缩包（.exe 安装博主是装了没有成功，可能需要重启，反正自己解压添加环境变量就可以直接使用），点击然后等一段时间就会自动下载：

压缩包解压出来，要添加环境变量，这个应该难不倒搞开发的大家，之前文章也说过很多次环境变量如何添加：

我们安装好了 SRecord 之后，就可以使用命令把音频文件转成 Hex 了，这里就要对应上我们前面数组分配的地址了：

bash 复制代码

-offset 后面是存放地址，
对应代码中程序分配的地址
使用的是绝对地址

srec_cat.exe 004s.sbc -binary -offset 32768 -o 004s.hex -intel
#{ 0x00c800, 51200 },//0x14800
# 起始地址 32K 第二段相对起始偏移 0x00c800(50K)
# 计算 ：32K+50K = 82K (0x14800) 
# 所以第二段音频 hex 地址为 0x14800
srec_cat.exe 005s.sbc -binary -offset 0x14800 -o 005s.hex -intel

srec_cat.exe 006s.sbc -binary -offset 0x21000 -o 006s.hex -intel

如果使用 bin2hex ，这里也有个连接：

有个大佬的仓库有：

https://gitee.com/iot-fan/iot-fan_at_cnblogs/tree/master/Tools/hex_tools

下载以后也要添加环境变量：

转换命令如下：

bash 复制代码

bin2hex.exe --offset=32768 004s.sbc 004s.hex

三、测试修改

完成上面的步骤，就可以直接烧录查看效果了。

3.1 基础测试

原示例只需要把 music_record[] 修改一下，根据自己要放的音频文件大小，和音频文件数量修改。

当然测试需要注意测试芯片整体 Flash 的大小，够不够放得下。

烧录的时候，APP 和音频文件 HEX 一起烧录：

烧录完成以后，CH585 PA9 PA10 连接 H 桥，然后接上喇叭，就可以听到循环语音播放。

这里不太好放录音，博主只能说，效果很清晰，很不错！

3.2 指定播放

示例终归是个测试，最终的应用肯定是触发播放，所以我们要简单修改一下，这个处理就是纯粹的应用层逻辑而已，这里直接上一下修改测试的代码：

c 复制代码

#define SBC_START_ADDR      (1024u*32)

void play_audio_by_index(uint8_t index) {
    uint32_t record_cnt = sizeof(music_record)/sizeof(audio_record_t);
    // 限制索引范围，防止数组越界
    if(index >= record_cnt) {
        PRINT("audio index out of range:%d\r\n", index);
        return; 
    }
    
    // 如果当前正在播放，先停止再播放新音频
    if(play_on) {
        PRINT("stop old audio, switch to index:%d\r\n", index);
        ch5xx_audio_stop();
        play_on = 0;
        read_data_sta = 0; // 同步复位解码状态标志，防止中断残留
        DelayMs(10); // 稍作延时等待硬件停止
    }

    read_index = 0;
    play_on = 1;
    read_data_sta = 0;
    ramp_sample = 0;
    
    sample.length = music_record[index].length;
    sample.start_addr = SBC_START_ADDR + music_record[index].addr;
    
    PRINT("Play Key:%d, ADDR:%4x, len:%u\r\n", index + 1, music_record[index].addr, sample.length);
    ch5xx_audio_start();
}

在实际应用中，如果需要播放，直接调用play_audio_by_index 即可：

c 复制代码

play_audio_by_index(0);  //播放第一段音频
play_audio_by_index(1);  //播放第二段音频

比如，我测试了一下使用蓝牙控制播放音乐：

可以实现功能，但是语音播放和蓝牙一起还需要考虑蓝牙连接稳定的问题，这个虽然测试时候可以通过修改连接参数的方式，但是实际应用中还是要处理好解码、播放与蓝牙稳定的事情。

结语

本文做的示例测试，主要是体验了一下在 CH585 上做 SBC 解码，同时低成本的双 PWM 播放音频的效果。

声音效果听起来还是很不错的，在实际应用中，可以根据自己的应用需求进行一定的修改，博主后面还计划自己修改测试一下 ADPCM 解码播放。

好了，本文就到这里。谢谢大家！

CH585 SBC 音频解码播放测试说明

前言

目录

一、 基础说明

1.1 硬件连接说明

1.2 示例说明

1.2.1 音频文件 Flash 的分配

1.2.2 采样率

1.2.3 播放顺序

二、 音频文件生成

2.1 音频文件转 SBC

2.2 APP Flash 分配

2.3 SBC 转成 HEX

三、测试修改

3.1 基础测试

3.2 指定播放

结语

一、基础说明

二、音频文件生成