ESP32S2小项目-FM-网络时钟/电台-Arduino开发环境

ESP32S2小项目，FM，网络时钟/电台，Arduino开发环境

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• ESP32S2小项目，FM，网络时钟/电台，Arduino开发环境
  • 效果展示
    • 开机动画：
    • 网络时钟：
    • FM模块：
    • 网络收音：
  • 硬件平台
  • 开发平台
    • 简单环境配置
      • 第一步：首选项中开发板管理网址：
      • 第二步：开发板管理器，找ESP32，下载
      • 第三步：换开发板
    • 手动配置
      • 首先，下载解压我这个包
      • 然后，解压到自己的arduino安装路径里替换掉它
  • 程序简述
    • 代码逻辑：
    • 连接WiFi：
    • 网络时钟：
    • FM收音机：
    • 网络收音：
  • 结语

开机动画：

网络时钟：

FM模块：

网络收音：

硬件平台

ESP32是乐鑫的一块国产WiFi芯片。

ESP32-S2-MINI-1采用PCB板载天线，模组配置了4MB SPI flash，32 位LX7 单核处理器，工作频率高达 240 MHz。43 个 GPIO 口，14 个电容式传感 IO，支持 SPI、I2C、I2S、UART、ADC/DAC 和 PWM 等各种标准外设，支持 LCD 接口（8-bit 并口 RGB、8080、6800 接口），支持 8-/16-bit DVP 图像传感器接口，最高时钟频率支持到 40 MHz ，支持全速 USB OTG。

硬核学堂在ESP32-S2-MINI-1的基础上，扩展了麦克风输入、按键输入、红外输入、FM收音机模块、12864OLED屏幕输出、扬声器（耳机接口）输出。

具体信息请参考下面网址：

电子森林基于ESP32-S2模块的物联网/音频信号处理平台

开发平台

可选择平台有：esp-idf、Arduino，CicruitPython，因为前段时间刚用Arduino平台玩过ESP8266模块，所以这里选择Arduino平台进行开发（我才不会告诉你们，我是因为esp-idf编译工具链没配置好）。

简单环境配置

第一步：首选项中开发板管理网址：

https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

第二步：开发板管理器，找ESP32，下载

第三步：换开发板

因为下载太慢，一般会直接用别人下载好的ESP32的包，但问题是相当的多，给大家放一个我的环境配置历程图：

手动配置

最后把我成功试验过的一种方法告诉大家：

首先，下载解压我这个包

--来自百度网盘超级会员V4的分享

hi，这是我用百度网盘分享的内容~复制这段内容打开「百度网盘」APP即可获取

链接:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rQh7p6CG-1643251689534)(file:///C:\Users\lenovo\AppData\Roaming\Tencent\QQTempSys[5UQ[BL(6~BS2JV6W}N6[%S.png)]https://pan.baidu.com/s/1Pcb6X0YfKsrcxr-ZpKr4wA

提取码:qw35

然后，解压到自己的arduino安装路径里替换掉它

关掉，再打开Arduino就能看到开发板了。

以后大家想配置任何开发板的环境，只要把它的包放到这个路径里就好，亲测有效。

万事俱备，接下来就是进行软件开发了。

程序简述

代码逻辑：

逻辑不算复杂。

连接WiFi：

//wifi用户名与密码
char* ssid     = "iron2222";
char* password = "*******9009";

//启动WiFi服务，这里是客户端（放在set up函数里）
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.print("Connecting to ");              // 串口监视器输出网络连接信息
  Serial.print(ssid); Serial.println(" ...");  // 告知用户正在尝试WiFi连接
  int i = 0;                                   // 这一段程序语句用于检查WiFi是否连接成功
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {      // WiFi.status()函数的返回值是由WiFi连接状态所决定的。
    delay(1000);                               // 如果WiFi连接成功则返回值为WL_CONNECTED
    Serial.print(i++); Serial.print(' ');      // 此处通过While循环让NodeMCU每隔一秒钟检查一次WiFi.status()函数返回值
  }                                            // 同时NodeMCU将通过串口监视器输出连接时长读秒。
                                               // 这个读秒是通过变量i每隔一秒自加1来实现的。
  Serial.println("");                          // WiFi连接成功后
  Serial.println("Connection established!");   // 将通过串口监视器输出"连接成功"信息。
  Serial.print("IP address:    ");             // 同时还将输出IP地址。这一功能是通过调用
  Serial.println(WiFi.localIP());              // WiFi.localIP()函数来实现的。该函数的返回值即NodeMCU的IP地址。
  ipaddress = WiFi.localIP().toString();

网络时钟：

//网络时钟设置
const char *ntpServer = "pool.ntp.org";
const long gmtOffset_sec = 8 * 3600;
const int daylightOffset_sec = 0;

 // 从网络时间服务器上获取并设置时间，获取成功后芯片会使用RTC时钟保持时间的更新（放在set up函数里）
  configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
  printLocalTime();

//网络时钟显示函数
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收音机：

因为FM模块是通过I2C进行数据传输的，所以要打开相应的配置。

//I2C引脚设置
#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相关设置（放在set up函数里）
  Wire.begin(ESP32_I2C_SDA, ESP32_I2C_SCL);
  rx.setup();
  rx.setVolume(0);//音量大小设置，可调
  delay(500);
  //FM相关设置
  rx.setFrequency(10650); //开启是频率，可调
  //使能SDR
  rx.setRDS(true);

//FM模式显示函数
void FM_show() {
  char str[64] = {0};
  u8g2.firstPage();
  u8g2.clearBuffer();         //清除内部缓冲区
  u8g2.setFontDirection(0);   //设置字体方向

  u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);     //设置字体
  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);
}

网络收音：

这里其实可以重点讲解一下，因为涉及到了DAC。关于什么是ADC/DAC大家可以看这篇博文：

博客园：https://www.cnblogs.com/iron2222/p/15833426.html

CSDN： https://iron2222.blog.csdn.net/article/details/122636386?spm=1001.2014.3001.5502

整个webradio的实现过程可以划分为三部分：

• 获取音频流，程序使用的 http 协议从一个服务器上面获取的音频数据，并将整个数据存放到一个 buffer 中。
• 对音频流进行解码，当 buffer 中有一定的数据后（可以通过宏进行调整），开启解码线程。解码线程会从这个 buffer 中取出数据，然后调用解码库，将音频流解码为可直接输出的数字信号。
• 将解码后的数据通过 DAC 输出，解码线程每解完一帧数据后，将它通过 I2C 驱动程序直接送给 DAC。

这里面存在一个同步的问题，即从服务器上面获取音频流与对音频流进行解码的同步。如果获取的音频流过快，超过了解码的速度，则它可能将 buffer 撑爆，因此会丢失部分数据；如果解码的速度过快，超过了获取音频的速度，则它可能将 buffer 消耗的干干净净，从而也会出现声音卡顿问题。这需要进行权衡。

但是在S2中无法实现在线音频流的解码，所以利用ESP8266作为网络服务器用socketTCP传输搭建了了独立的网络音频库，上面看到的那个黑色的模块。

//网络收音
uint16_t num=0;
#define WEBSERVERIP "192.168.43.212"
#define WEBSERVERPORT 3999
uint8_t netbuf[3][1024];      //网络数据缓冲区
uint16_t writep = 0;          //写入数量
uint16_t readp = 0;           //读取数量
WiFiClient client;            //声明一个客户端对象，用于与服务器进行连接
bool connstat = false;        //连接状态
bool iswaitecho = false;      //是否等待服务器回应
Ticker flipper;               //时间中断
uint16_t m_offset = 0;

void onTimer(void) {
  if(readp<=writep)  dacWrite(17, netbuf[readp % 3][m_offset++]);      //播放一次声音
  if (m_offset >= 1024) {
    m_offset = 0;
    readp++;      //读取完成一个缓冲区
  }
}
bool connNetMusic() {
  uint8_t i = 0;
  while (i < 5) { //最多连接5次
    if (client.connect(WEBSERVERIP, WEBSERVERPORT)) {
      connstat = true;
      Serial.println("连接成功");
      return true;
    } else {
      Serial.println("访问失败");
      client.stop(); //关闭客户端
    }
    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');          //申请一个缓冲片
                iswaitecho = true;
            }
            if (client.available()) { //如果有数据可读取
                num = client.read(netbuf[writep % 3], 1024);
                if (writep == 0 && readp == 0) {
                    flipper.attach(0, onTimer);     //开启定时中断 就是每秒中断20000次
                }
                writep++;
                iswaitecho = false;
            }
        }
}

以上便是代码的各个模块配置，完整代码，可以去我的gitee库上下载，最终程序文件夹名字是arduino_final_test，其他文件夹是我对各个模块的功能测试，大家都可以拿来玩玩，一步一步的完成这个项目。

码云：https://gitee.com/iron2222/esp32

结语

这个项目还有很多可以改善的的地方，比如FM的自动搜索较好频道功能，以及网络电台的连接等。

下一步我会使用刚搭建好的esp-idf平台重新开发，arduino平台开发起来有些不是那么的得心应手，祝我bug少少！！！

祝大家有一个愉快的假期与春节哦！